EP0105426B1

EP0105426B1 - Spulenwickeleinrichtung

Info

Publication number: EP0105426B1
Application number: EP83109511A
Authority: EP
Inventors: Walter Sticht; Gerhard Schwankhart
Original assignee: Stiwa Fertigungstechnik Sticht GmbH
Current assignee: Stiwa Fertigungstechnik Sticht GmbH
Priority date: 1982-09-30
Filing date: 1983-09-24
Publication date: 1987-05-06
Also published as: DE3371437D1; EP0105426A1; AT391037B; US4523447A; ATE27076T1; JPS59132756A; ATA361482A

Description

Die Erfindung betrifft eine Spulenwickeleinrichtung mit einer Einspannvorrichtung für den Spulentragkörper sowie mit einer Drahtzuführeinrichtung.
Eine bekannte Spulenwickeleinrichtung - DE-B-1914 946 - ist mit einem Revolvertisch ausgestattet, auf dem die Wickeldorne zur Herstellung von Drahtwicklungen angeordnet sind. Die ständig mit einer Antriebsvorrichtung gekuppelte Antriebswelle ist relativ zum Revolvertisch verschiebbar und kann mit dem Wickeldorn in eine Antriebsverbindung gebracht werden. Der Antriebswelle sind in dem dem Wickeldorn zugewandten Endbereich zwei in achsialer Richtung relativ zueinander verschiebbare, zusammenwirkende Drahtklemmbacken zugeordnet. Bei Betätigung der Verschiebeanordnung für die Antriebswelle wird der Draht mittels dieser Drahtklemmbacken festgeklemmt. Zur Herstellung der gewünschten Drahtklemmbacken festgeklemmt. Zur Herstellung der gewünschten Drahtwicklungen sind die Wickeldorne im Revolvertisch achsial verstellbar angeordnet. Diese Konstruktion ist in ihrer Herstellung sehr aufwendig, da die Antriebswelle zur Kupplung mit den Spulentragkörpern in Wellenlängsrichtung jeweils verschoben werden muß. Zusätzlich wird der Spulentragkörper sowohl in seiner Längsrichtung verschoben, als auch um seine eigene Achse in Drehung versetzt, wodurch zusätzliche Steuereinrichtungen erforderlich sind.
Eine weitere bekannte Spulenwickelmaschine - DE-A-26 32 671 - weist eine Einspannvorrichtung für mehrere Spulentragkörper von elektrischen Spulen auf. Die Einspannvorrichtung besteht aus zwei in Spulentragkörper-Längsrichtung voneinander distanzierten Spannzangen, mit welchen die einander gegenüberliegenden Enden der Spulentragkörper erfaßt werden. Die mit dem Drehantrieb gekuppelten Spannzangen sind gegenüber den den anderen Enden der Spulentragkörper zugewandten weiteren Spannzangen entlang einer quer zur Spulentragkörper- Längsrichtung verlaufenden Achse verstellbar, um verschiedene der in einer Reihe nebeneinander angeordneten Spulentragkörper mit den gegenüberliegenden weiteren Spannzangen in Eingriff zu bringen. Diese weiteren Spannzangen sind in Spulentragkörper-Längsrichtung gegenüber den Spulentragkörpern verstellbar, sodaß sie mit den ihnen zugeordneten Enden der Spulentragkörper in und außer Eingriff gebracht werden können. Die zu bewickelnden Spulentragkörper und die zugeordneten Drahtzuführeinrichtungen sind entlang mehrerer Achsen relativ zu den Spulentragkörpern verstellbar gelagert. Durch den einseitigen Rotationsantrieb der Spulentragkörper kommt es während des Wickelvorganges vielfach zu Verwindungen desselben, wodurch die Qualität der aufgebrachten Wicklung sowie des Spulentragkörpers selbst nachteilig beeinflußt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spulenwickeleinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der Drähte mit unterschiedlichen Drahtstärken aufeinanderfolgend verarbeitet werden können und bei der die Steigung und die Windungsanzahl der einzelnen Spulen in weiten Bereichen frei regelbar ist. Darüber hinaus soll es mit dieser Spulenwickeleinrichtung möglich sein, Wicklungen auf rechteckige Spulentragkörper aufzubringen und Drähte mit eckigen Querschnitten zu verarbeiten.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst. Die überraschenden Vorteile dieser Lösung liegen in der universellen Anpassung der Spulenwickeleinrichtung an die unterschiedlichen Wickelbedingungen. Dadurch wird ermöglicht, Windungen mit in sich wechselnden Steigungen bzw. unterschiedlichem Verlauf des aufzubringenden Drahtes, wie dies beispielsweise bei der Herstellung von Bimetallschaltern notwendig ist, herzustellen. Dies deshalb, da über den Klemmantrieb der Drahtzuführeinrichtung der Draht festgehalten und durch die beidseitige Einspannung des Spulentragkörpers auch in Längsrichtung der Spulentragkörperlängsachse relativ gegenüber dem Spulentragkörper verstellt werden kann. Die Einrichtung ist somit in vorteilhafter Weise sowohl zur Herstellung von Rundspulen als auch zur Herstellung von Flachspulen geeignet. Durch die Drehbewegung des Spulentragkörpers und die vom Drehantrieb getrennte Höhenführung des zu wickelnden Drahtes, kann die Steigung der Spulenwicklungen ohne Beeinflussung des Drehantriebes für den Spulentragkörper in großen Bereichen stufenlos verändert werden. Dies eröffnet auch die Möglichkeit, gesonderte Rückführ- und Hubbewegungen zum Positionieren des Drahtes auf dem Spulentragkörper beim Wickeln von Drähten bzw. zum Bewickeln eines Spulentragkörpers mit eckigen Querschnitten auszuführen. Darüber hinaus ist durch die gesonderte Anordnung zum Erzeugen der Windungssteigungen ein rasches Umrüsten auf verschiedene Drahtsorten möglich und die Zugänglichkeit sowie die Wartung der Maschine wird verbessert bzw. vereinfacht. Weiters ermöglicht die Verwendung zweier getrennter Spannzangen ein rasches Einstellen auf Spulentragkörper mit verschiedenen Längen. Durch die getrennten Spannzangen kann mit einer Spannzange der Spulentragkörper gehalten werden, während mit der zweiten Spannzange der Draht am Beginn des Wickelvorganges gleichzeitig mit dem Spulentragkörper erfaßt werden kann.
Eine weitere Ausführungsform ist im Patentanspruch 2 beschrieben. Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, eine der Spannzangen als Teil einer Handhabungseinrichtung auszubilden bzw. diese einer solchen zuzuordnen, sodaß die Entnahme der Spulentragkörper aus. an der Spulenwickelmaschine vorbeilaufenden Werkstückträgern und deren Positionierung in der Spulenwickelmaschine mittels der Spannzange vorgenommen werden kann.
Eine andere Ausführungsvariante der Erfindung beschreibt Patentanspruch 3, wodurch das Einfädein des Drahtanfanges am Beginn des Wickelvorganges in die Spannzange erleichtert und damit ein gleichzeitiges Spannen des zu wickelnden Drahtes und des Spulentragkörpers mit einer Spannzange erreicht wird.
Es ist auch eine Weiterbildung nach Patentanspruch 4 möglich. Diese Ausführungsvariante verbindet die Vorteile eines fix gelagerten Drehantriebes mit den Vorteilen, eine der Spannzangen als Zuführgerät für die Spulentragkörper zu verwenden. Die Verwendung von stark belastbaren und sehr exakten Zahnrad- bzw. Drehkranzanordnungen wird in überraschend einfacher Weise bei der verstellbaren Spannzange durch die Zuordnung der Feststellvorrichtung für den Zahnkranz ermöglicht. Damit wird sichergestellt, daß nach einem Bewegungsvorgang der Spannzange diese wieder störungsfrei und in der exakt gleichen Positionierung zu der feststehenden Spannzange mit dem Drehantrieb in Eingriff gebracht werden kann. So wird eine hohe Genauigkeit beim Wickeln erreicht und eine Überbeanspruchung des Spulenträgers durch eine verdrehte Anordnung der Spannzangen von vornherein ausgeschaltet.
Eine weitere Ausführungsform ist im Patentanspruch 5 geoffenbart. Die Verwendung des schwenkbaren Führungsarmes erlaubt, insbesondere noch in Verbindung mit der Drahtumlenkrolle, eine schonende Führung des Drahtes, sodaß auch dünne Drähte auf eckige Spulenkörper einwandfrei aufgewickelt werden können. Darüber hinaus wird durch die Fixierung des Führungsarmes in überraschender Weise ein exaktes Positionieren des Drahtanfanges zum Einfädeln in die Spannzange erzielt, ohne daß dieser durch die unmittelbar vor dem Spulentragkörper liegende Führung des Drahtes den Wickelvorgang behindert, da der Führungsarm während des Wickelvorganges frei verschwenkbar ist.
Von Vorteil ist weiters eine Ausbildung nach Patentanspruch 6. Die Verwendung von Bremsvorrichtungen ermöglicht eine gleichmäßige Drahtabzugsgeschwindigkeit. Verformungen im Draht während des Wickelvorganges oder bei kurzzeitigen Stillständen zum Positionieren des Drahtes im Zuge des Wickelvorganges werden vermieden. Dadurch werden Überbeanspruchungen des Drahtmaterials sowie unerwünschte Knickungen desselben verhindert. Die Funktionssicherheit der Spulenwickeleinrichtung wird erhöht. Von Vorteil ist, wenn sich die Bremskraft des Magazines in Abhängigkeit vom Drahtgewicht im Magazin regelt, da somit unerwünscht hohe Zugbeanspruchungen vor allem dann, wenn nur mehr ein geringer Drahtvorrat im Magazin enthalten ist und gleichzeitig Überbeanspruchungen des Drahtes vermieden werden.
Im Rahmen der Erfindung ist auch eine Ausführungsvariante nach Patentanspruch 7 möglich. Durch die Zuordnung einer zusätzlichen Drahtrichtvorrichtung zwischen der Drahtzuführvorrichtung und dem Drahtmagazin können auch stärkere, im Draht vorhandene Verformungen in Längsrichtung desselben ausgeglichen werden. Dadurch ist es möglich, mit der Spulenwickelmaschine nicht nur dünne, flexible, sondern auch sehr steife Drähte, beispielsweise mit quadratischen, rechteckigen oder einem sonstigen mehreckigen Querschnitt, zu verarbeiten. Darüber hinaus ist es von Vorteil, daß die Richtbacken der Richtstationen bei Verwendung von starken Drähten als zusätzliche Bremsstationen zum gleichmäßigen Verzögern des Drahtbandes bei Stoppbewegungen herangezogen werden können.
Vorteilhaft ist auch eine Ausbildung nach Patentanspruch 8. Dadurch ist ein einwandfreier Schneidevorgang der Drähte sichergestellt, da der Draht im Schnittbereich bereits ausgerichtet ist.
Von besonderem Vorteil ist weiters eine Ausführungsform nach Patentanspruch 9. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Drahtzuführeinrichtung gleichzeitig zum Nachschieben des Drahtes am Ende eines Wickelvorganges zum Positionieren des Drahtanfanges für einen weiteren Wickelvorgang bzw. zum Einfädeln des Drahtanfanges in die spannzange herangezogen werden kann. Dies ermöglicht es, ohne Anordnung einer weiteren Zusatzeinrichtung den ausgerichteten Drahtanfang in die neue Anfangstellung für den nächsten Wickelvorgang zu positionieren.
Vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung nach Patentanspruch 10, wodurch sowohl der Draht als auch der Spulentragkörper gleichzeitig erfaßt werden können.
Schließlich ist es im Rahmen der Erfindung vorteilhaft, beim Wickeln von Spulen mit der erfindungsgemäßen Spulenwickeleinrichtung nach dem Verfahren gemäß Patentanspruch 11 vorzugehen. Durch diese Vorgangsweise beim Wickeln von Spulen wird ein Gegenhalter zum positionieren der Wicklungen am Spulentragkörper eingespart und es kann der Draht gleichzeitig mit dem Spulentragkörper durch die Spannzange erfaßt werden, da durch den Hochstellvorgang der Drahtzuführeinrichtung der Draht von der Spannzange freigestellt wird. das ermöglicht, daß der Spulentragkörper auch im unmittelbaren Anfangsbereich der Wicklung erfaßt werden kann und Verformungen des Spulentragkörpers durch die beim Wickelvorgang auftretenden Zugkräfte verringert bzw. überhaupt vermieden werden. Weiters werden durch das gezielte Entriegeln der Führungsbacken und des Führungsarmes während dem Aufbringen der ersten Steilwicklung Verformungen des Drahtes vermieden und es wird weiters sichergestellt, daß im Anschluß daran jeder beliebige
Windungsabiauf, vor allem auch bei rechteckigen Spulen. durch die darauffolgende frei Beweglichkeit des Führungsarmes erzielt werden kann.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird diese im folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert :

Es zeigen
- Figur 1 eine erfindungsgemäße Spulenwickeleinrichtung in schematischer und schaubildlicher Darstellung ;
- Figur 2 einen Spulentragkörper mit einer auf diesen aufgebrachten Windung ;
- Figur 3 eine weitere Stellung des Spulentragkörpers nach Drehung desselben um 90° ;
- Figur 4 eine andere Stellung des Spulentragkörpers mit einer zum Teil bereits aufgebrachten Wicklung ;
- Figur 5 eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Spulenwickeleinrichtung in Seitenansicht;
- Figur 6 die Spulenwickeleinrichtung aus Fig. 5 in Stirnansicht, teilweise geschnitten, gemäß den Linien VI-VI in Fig. 5 ;
- Figur 7 eine Richtstation einer Drahtrichtvorrichtung in Stirnansicht und geschnitten gemäß den Linien VII-VII in Fig. 5 ;
- Figur 8 eine Seitenansicht des Führungsarmes der Drahtzuführeinrichtung, teilweise im Schnitt und in größerem Maßstab ;
- Figur 9 ein Blockschaltbild einer Steuervorrichtung für die erfindungsgemäße Spulenwickeleinrichtung.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Spulenwickeleinrichtung 1 dargestellt. Diese umfaßt einen Maschinentisch 2, an dem ein Drehantrieb 3 für Spannzangen 4, einer Einspannvorrichtung 6 befestigt ist. Die Spannzange 4 ist dem Maschinentisch 2 zugeordnet und besteht aus zwei Greiferbacken 7, 8. Der Greiferbacken 8 ist mit einer Ausnehmung 9 versehen. Der Spannzange 4 ist weiters ein Zahnkranz 10 zugeordnet, der mit den Greiferbacken 7, 8 sowie dem Drehantrieb 3 drehfest verbunden ist. Der Zahnkranz 10 kämmt mit einem Zahnrad 11 einer Zwischenwelle 12 die am Maschinentisch 2 beziehungsweise an einer am Maschinentisch 2 befestigten Halterung 13 abgestützt ist. Die Zwischenwelle 12 ist über ein weiteres Zahnrad 14 mit einem Zahnkranz 15 der Spannzange 5 verbunden. Die Spannzange 5 ist in der Halterung 13 gelagert sowie mit einem Längsverstellantrieb 16 und einem Querverstellantrieb 17 relativ zu dieser bewegbar. Die Spannzange 5 weist zwei Greiferbacken 18, 19 auf, die zum Erfassen und Festhalten eines Spulentragkörpers 20, ebenso wie die Greiferbacken 7, 8 gegeneinander in Richtung der Pfeile 21 verstellbar sind. Eine Achse 22 des Drehantriebes 3 verläuft parallel zur Längsrichtung - Pfeil 23· des Spulentragkörpers 20 sowie parallel zum Längsverstellantrieb 16. Die Spannzange 4 ist zum Festklemmen des Spulentragkörpers 20 und zum gleichzeitigen Festklemmen eines Drahtanfanges 24 eines Drahtes 25 zum Herstellen einer Wicklung 26 auf dem Spulentragkörper 20 ausgebildet.
Zur Führung des Drahtes 25 zur Herstellung der Wicklung 26 auf dem Spulentragkörper 20 ist eine Drahtzuführeinrichtung 27 angeordnet. Diese Drahtzuführeinrichtung 27 ist zwischen einem Drahtmagazin 28 und dem Spulentragkörper 20 vorgesehen und weist Führungsbacken 29, 30 auf. Der Führungsbacken 30 ist entlang einer Führung 31 mit einem Klemmantrieb 32 gegenüber dem Führungsbacken 29 gemäß Pfeil 33 verstellbar. Über den Klemmantrieb 32 können die Führungsbacken 29, 30 derart verstellt werden, daß sie sowohl zum Festklemmen und Halten des Drahtes 25 als auch in einer, dem Draht 25 beiderseits unmittelbar benachbarten Stellung, zum Führen des Drahtes verwendbar sind. Diese Verstellbarkeit des Abstandes zwischen den Führungsbacken 29, 30 ermöglicht ein Einstellen auf verschiedene Drahtdicken. Die Führungsbacken 29, 30 mit der Führung 31 sind auf einem Schlitten 34 befestigt, der entlang einer Führungsbahn 35 mittels eines Vorschubantriebes 36 in Vorschubrichtung des Drahtes - Pfeil 37 - verschiebbar gelagert ist. Auf dem Schlitten 34 ist ein Verstellantrieb 38 gelagert, mit dem die Führung 31 mit den Führungsbacken 29, 30 in Längsrichtung - Pfeil 23 - des Spulentragkörpers 20 und relativ zu diesem, verstellbar ist.
Dem Drahtmagazin 28 ist eine Bremsvorrichtung 39 zugeordnet, deren Wirkung in Abhängigkeit vom Drahtgewicht im Magazin 28 gesteuert ist. Dazu ist der Draht auf einer Aufnahmeplatte 40 gelagert, die um eine Drehachse 41 drehbar gelagert ist. Unter der Aufnahmeplatte 40 ist eine, die Bremsvorrichtung 39 bildende Reibkupplung 42 angeordnet. Die Aufnahmeplatte 40 mit dem daraufliegenden Draht 25 ist in Längsrichtung der Drehachse freibeweglich gelagert. Je nach dem, auf der Aufnahmeplatte 40 lagernden Gewicht des Drahtes 25, wird ein unterschiedlicher Druck auf die Reibkupplung 42 ausgeübt. Der Widerstand beim Abwickeln des Drahtes 25 stellt sich automatisch in Abhängigkeit vom Gewicht des Drahtes auf der Aufnahmeplatte 40 ein. Im Bereich der Spannzange 4 ist weiters ein Positionsschieber 43 angeordnet, der eine Zylinderkolbenanordnung 44 umfaßt. Mit diesem Positionsschieber 43 kann während des Einfädelns des Drahtes 25 in die Spannzange 4 der Spulentragkörper 20 an die Greiferbacke 8 angelegt werden, sodaß genügend Platz zum Einführen des Drahtes 25 zwischen dem Spulentragkörper 20 und der Greiferbacke 7 verbleibt.
In den Figuren 2 bis 4 ist gezeigt, wie die Wicklung 26 auf den Spulentragkörper 20 aufgebracht wird.
Der Spulentragkörper 20 wird unter Verwendung der Spannzange 5 mittels des Längsverstellantriebes 16 und des Querverstellantriebes 17, beispielsweise von einem Werkstückträger eines an der Spulenwickeleinrichtung 1 vorbeilaufenden Längstransfersystemes entnommen und zwischen den beiden Greiferbacken 7, 8 der Spannzange 4 zentriert. Mit dem Positionsschieber 43 wird der Spulentragkörper 20 an die Greiferbacke 8 der Spannzange 4 angedrückt. Danach wird der Draht 25 mittels des Klemmantriebes 32 zwischen den Führungsbacken 29, 30 festgeklemmt - Fig. 2.
Der Drahtanfang 24 wird aus der in vollen Linien gezeichneten Stellung durch Vorwärtsbewegung des Schlittens 34 mit dem Vorschubantrieb 36 in Deckung mit dem Spulentragkörper 20 gebracht. Dann werden die Greiferbacken 7, 8 geschlossen, sodaß sie den Spulentragkörper 20 und den Draht 25 festklemmen. Der Draht 25 befindet sich dann in der in Fig. 2 mit strichlierten Linien gezeichneten Stellung. Daran anschließend wird die Drahtzuführeinrichtung 27 über den Verstellantrieb 38 in Längsrichtung - Pfeil 23 - des Spulentragkörpers 20 hochgehoben, sodaß der Draht 25, die in Fig. 2 mit strich-punktierten Linien eingezeichnete Stellung, einnimmt. Der Draht 25 ist hierbei noch immer zwischen den beiden Führungsbacken 29 und 30 eingeklemmt, um ein einwandfreies Herstellen dieser Steilwicklüng zu ermöglichen. Diese Steilwicklung im ersten Wicklungsgang ermöglicht ein Freistellen der Drahtzuführeinrichtung 27 von den Greiferbacken 7 bzw. 8. Um die Hubhöhe beziehungsweise die Steigung der ersten Wicklung, falls erforderlich auch gering halten zu können, kann der Greiferbacken 8 der Spannzange 4 mit einer Ausnehmung 9 versehen sein, sodaß es bei dem darauffolgenden Drehvorgang des Spulentragkörpers 20 zu keinen gegenseitigen Behinderungen zwischen der Drahtzuführeinrichtung 27 und der Spannzange 4 kommen kann. Nach der Herstellung des ersten steilen Windungsganges werden die Führungsbacken 29, 30 gelockert - wie durch die strichlierte Darstellung des Führungsbackens 29 in Fig. 2 angedeutet - und der Spulentragkörper 20 wird in Drehrichtung des Drehantriebes 3 - Pfeil 45 um 90° verdreht.
In Fig. 3 ist die um 90° verdrehte Stellung des Spulentragkörpers 20 dargestellt. Anschließend an den Drehvorgang wird der Draht 25 mit den beiden Führungsbacken 29, 30 - wie mit vollen Linien gezeigt - festgeklemmt und in die mit strich-punktierten Linien gezeichnete Stellung nach unten gebogen. Dies ermöglicht ein Herstellen der folgenden Wicklungsgänge der Wicklung 26 mit geringerer Steigung. Nach dem Biegevorgang werden die beiden Führungsbacken 29, 30 wieder soweit voneinander distanziert, daß der Draht 25 zwischen diesen frei hindurchlaufen kann. Wie aus Fig. 3 weiters ersichtlich ist, ist die Greiferbacke 7 in ihrem, dem Spulentragkörper 20 zugewandten Endbereich mit einer Ausnehmung zum gleichzeitigen Spannen des Drahtes 25 versehen und es ist auch die Ausnehmung 9 im Spulentragkörper 20 ersichtlich.
In Fig. 4 ist der Spulentragkörper nach einer weiteren Drehung um 90° in Richtung des Pfeiles 45 dargestellt. Der Draht 25 läuft unbehindert zwischen den Führungsbacken 29. 30 und die Steigung des folgenden Windungsganges ist kleiner als die der ersten Windung.
Mit der gleicnbleibenden Steigung werden nunmehr die restlichen Windungsgänge der Wicklung 26 hergestellt, bis sich der Draht 25 in der in Fig. 1 mit vollen Linien gezeichneten Stellung befindet. Diese Stellung der Drahtzuführeinrichtung 27 sowie der Spannzangen 4, 5 ist nach Fertigstellung der Wicklung 26 erreicht. Nach Fertigstellung der Wicklung 26 kann der Draht 25 zwischen der Drahtzuführeinrichtung 27 und dem Spulentragkörper 20 mit einer beliebigen Ablängvorrichtung abgelängt und die Spannzange 4 geöffnet werden, worauf der Spulentragkörper 20 mit der fertigen Wicklung 26 mittels der Spannzange 5 zurück zu einem Werkstückträger oder in eine Ausgabeposition gebracht wird.
In den Fig. 5 bis 8 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spulenwickeleinrichtung 46 dargestellt, die eine Einspannvorrichtung 47 sowie eine Drahtzuführeinrichtung 48 umfaßt. Die Einspannvorrichtung besteht aus zwei Spannzangen 49, 50. Die Spannzange 49 ist in einem Maschinentisch 51 gelagert, an dem auch ein Drehantrieb 52 für die Spannzangen 49, 50 befestigt ist. Ein Draht 53 zum Herstellen einer Wicklung auf einem Spulentragkörper 54 wird von einem Drahtmagazin 55 über eine Drahtrichvorrichtung 56 der Drahtzuführeinrichtung 48 zugeführt. Die Drahtzuführeinrichtung 48, die Drahtrichtvorrichtung 56 und eine Drahtablängvorrichtung 57 sind auf einem Schlitten 58 entlang einer Führungsbahn 59 in Drahtlängsrichtung mit einem Vorschubantrieb 60 verschiebbar gelagert. Die Führungsbahn 59 für den Schlitten 58 ist in einem Traggestell 61 abgestützt, welches über einen Verstellantrieb 62 in Längsrichtung - Pfeil 63 -einer Achse 64 des Drehantriebes 52 verstellbar ist. Der Verstellantrieb 62 weist einen Servomotor 65, z. B. einen Gleichstromservomotor mit Tachogeneratorregelung, auf, der mit einer Gewindespindel 66 gekuppelt ist. Das Traggestell 61 ist über zwei Führungssäulen 67 geradlinig geführt und über eine Wandermutteranordnung 68 mit der Gewindespindel 66 wirkverbunden. Der Drehantrieb 52 ist durch einen Servomotor 69 gebildet. Durch die Verwendung zweier Servomotoren für die Drehbewegung des Spulentragkörpers 54 sowie für den Drahtvorschub in Spulentragkörperlängsrichtung - Pfeil 63 - kann über eine Programmsteuereinheit - wie dies anhand eines Schaltplanes in Fig. 9 noch näher erläutert werden wird - eine universelle Anpassung der Einrichtung, zur Herstellung von Wicklungen mit unterschiedlichen Steigungen bzw. Wicklungszahlungen und dgl. erreicht werden.
Die Drahtrichtvorrichtung 56 besteht aus mehreren Richtstationen 70, 71, 72. Diese Richtstationen sind in Längsrichtung des Drahtes 53 hintereinander auf dem Schlitten 58 angeordnet.
In Fig. 7 ist die Richtstation 70 im Schnitt dargestellt. Die weiteren Richtstationen 71 und 72 entsprechen in ihrer Ausführungen der in Fig. 7 dargestellten Richtstation. Jede Richtstation weist zwei Richtbacken 73, 74 auf. zwischen welchen der Draht 53 hindurchgeführt wird. Der Richtbacken 73 ist über einen Mitnehmer 75 mit einem Kolben 76 verbunden, der entgegen der Wirkung einer Feder quer zur Längsrichtung des Drahtes 53 - Pfeil 7 - verstellbar ist. Zum geradlinigen Ausrichten des Drahtes 53 werden die hintereinanderliegenden Richtstationen 70, 71, 72 mit Druckmittel beaufschlagt, und der Draht wird zwischen den Richtbacken 73, 74 geklemmt und damit in Längsrichtung ausgerichtet.
Die Drahtzuführeinrichtung 48 - gemäß Fig. 5 - umfaßt neben den Führungsbacken, von welchen die Führungsbacke 78 ersichtlich ist und deren Funktion jenen der Führungsbacken 29, 30 nach Fig. 1 entspricht, einen Führungsarm 79, der um eine Achse 80 quer zur Längsrichtung des Drahtes 53 verschwenkbar ist. über eine Festellvorrichtung 81 kann dieser Führungsarm 79 in einer, mit der Drahtlängsrichtung fluchtenden Stellung, fixiert werden. Dem Führungsarm 79 ist eine Drahtumlenkrolle 82 vorgeordnet.
Die Feststellvorrichtung 81 umfaßt einen Feststellarm 83, der mit einem Antrieb 84 in Richtung des Führungsarmes- 79 verstellbar ist - strichlierte Stellung - um den Führungsarm in der mit dem Draht 53 fluchtenden Stellung zu fixieren. Diese fixierte Stellung wird benötigt, um beim Vorschub der Drahtzuführeinrichtung 48 mit dem Schlitten 58 ein exaktes Einfädeln des Drahtanfanges zwischen den Greiferbacken der Spannzange 49 zu ermöglichen. Der Vorgang ist gleich dem, wie er zu Fig. 1 beschrieben wurde.
Wie weiters der Darstellung in Fig. 5 zu entnehmen ist, ist die Drahthaspel 85 auf einem, am Maschinentisch 86 gelagerten Schwenkarm aufgehängt. Über einen Meßwertgeber 87 kann das Gewicht der Drahthaspel 85 ermittelt werden. Anhand des festgestellten Gewichtes kann die Abspulgeschwindigkeit bzw. die Bremswirkung in Abhängigkeit vom Haspelgewicht festgelegt werden, um eine Überbeanspruchung des Drahtes 53 beim Abziehen von der Drahthaspel 85 zu vermeiden. Um eine gleichmäßige Zuführung des Drahtes 53 während des Wickelvorganges zu ermöglichen, wird die Haspel 85 durch einen motor 88, z. B. einen Synchronwechselstrommotor, im Sinne des Pfeiles 89 gedreht. Die Steuerung dieses Motors 88 erfolgt mittels einer Drahtschlaufensteuerung 90, wobei ein Geber 91 anhand der Spannung im Draht 53 zwischen der Drahthaspel 85 und der Drahtrichtvorrichtung 56 den Motor 88 ein- oder ausschaltet. Wird die Wicklung auf dem Spulentragkörper 54 hergestellt und Draht 53 benötigt, so spannt sich der Draht 53 zwischen der Drahthaspel 85 und der Drahtrichtvorrichtung 56 und der Geber 91 wird entgegen der Wirkung der Zugfeder verschwenkt. Diese Verschwenkung wird an die Drahtschlaufensteuerung 90 weitergemeldet und dadurch der Motor 88 aktiviert. Ist der Wickeivorgang beendet, so kommt es durch das Festhalten des Drahtes im Bereich der Drahtzuführeinrichtung 48 und der weiteren Drehung der Drahthaspel 85 mit dem Motor 88 zu einem Entspannen bzw. einer Schlaufenbildung des Drahtes 53 zwischen der Drahthaspel 85 und der Drahtrichtvorrichtung 56. Durch die Zugefeder wird nun der Geber 91 in Richtung auf den Draht 53 verschwenkt. Das dadurch ausgelöste Meßsignal führt in der Drahtschlaufensteuerung 90 zu einem Unterbrechen der Stromzufuhr zum Motor 88.
In Fig. 6 ist der Maschinentisch 86 ersichtlich, auf dem zwei Transportvorrichtungen 92 für Werkstückträger 93 angeordent sind. Auf den Werkstückträgern sind Aufnahmen für die Spulentragkörper 54 angeordnet. Mit der Transportvorrichtung 92 werden die Werkstückträger 93 von einer Bearbeitungsstation zur anderen vorwärtsbewegt. Im Bereich der Spulenwickeleinrichtung 1 ist am Maschinentisch 86 ein Ständer 94 einer Handhabungseinrichtung 95 gelagert. Mittels eines Querverstellantriebes 96 und eines Längsverstellantriebes 97 kann die Spannzange 50 aus der in vollen Linien gezeichneten Wickelstellung in eine, oberhalb des Werkstückträgers 93 befindliche Entnahmestelle für den Spulentragkörper 54 verfahren werden. Ein mit der Spannzange 50 direkt gekuppelter Zahnkranz 98 ist während dieser Verfahrbewegung nicht im Eingriff mit einem Zahnrad 99 einer Zwischenwelle 100. Um während dieser Verschiebebewegung eine Lagefixierung der Spannzange 50 sicherzustellen, ist am Lagerkörper 101 der Handhabungseinrichtung 95 eine Feststellvorrichtung 102 angeordnet. Diese umfaßt einen, in Richtung des Zahnkranzes 98 beweglichen, an die Zahnform desselben angepaßten Anschlag, der zwischen zwei Zähnen des Zahnkranzes 98 zu dessen Fixierung eingreift. Dadurch wird auch beim Zurückführen der Spannzange 50 in die Wickelstellung ein sicherer Eingriff in die Zähne des Zahnrades 99 sichergestellt. Die Zwischenwelle 100 ist über ein weiteres Zahnrad mit einem, auf der Spannzange 49 befestigten Zahnkranz 103 gekuppelt, der mit dem Servomotor 69 des Drehantriebes 52 verbunden ist.
In Fig. 8 ist der Führungsarm 79 in größerem Maßstab dargestellt. Aus dieser Darstellung ist die Achse 80 ersichtlich, um die der Führungsarm 79 quer zur Drahtlängsrichtung verschwenkbar ist. Zur knickungsfreien Führung des Drahtes 53 bei Verschwenkungen des Führungsarmes 79 ist im Bereich der Achse 80 die Drahtumlenkrolle 82 angeordnet. Zum Fixieren des Führungsarmes 79 in der mit der Drahtlängsrichtung fluchtenden Stellung dient die Feststellvorrichtung 81, deren Anschlagarm 104 über einen Antrieb 105 in die strichliert gezeichnete Stellung bewegt werden kann, in welcher er in eine Ausnehmung des Führungsarmes 79 eingreift und diesen gegen Drehbewegungen um die Achse 80 fixiert. Weiters ist in dieser Darstellung noch die Führungsbacke 78 der Drahtzuführeinrichtung 48 ersichtlich, mit der der Draht 53 beim Einfädeln des Drahtes in die Spannzange 49 geklemmt werden kann. Während des Wickelbetriebes dient die Führungsbacke 78 mit der dieser gegenüberliegenden Führungsbacke als Führungsorgan für den Draht 53.
In Fig. 9 ist eine Steuervorrichtung 106 für die Spulenwickeleinrichtung 1 als Blockschaltbild dargestellt. Diese Steuervorrichtung 106 umfaßt eine Stromversorgung 107, ein Anzeige- und Bedienungsfeld 108, eine Ablaufsteuerung 109, eine Bahnsteuervorrichtung 110, einen externen Programmträger 111 sowie Servosteuerungen 112 und 113. Die Ablaufsteuerung 109 ist über Verteiler 114 mit den einzelnen Antrieben, beispielsweise dem Längsverstellantrieb 16 und dem Querverstellantrieb 17 - gemäß Fig. 1 - sowie dem Klemmantrieb 32, bzw. dem Verstellantrieb 38, verbunden. Weiters sind mit dem Verteiler noch die betreffenden Steuer- und Überwachungsorgane verbunden, die das Erreichen der Endstellungen bei Beaufschlagen der verschiedenen Antriebe 16, 17, 32, 38, 36 usw. anzeigen und an die Ablaufsteuerung zur Einleitung der weiteren Arbeitsschritte übermittelt werden.
Die Bahnsteuerung 110 für den Drehantrieb 3 bzw. 52 und den Verstellantrieb 38 bzw. 62 ist unter Zwischenschaltung der Servosteuerungen 112 und 113 mit diesen Antrieben verbunden. Der Drehantrieb 3 bzw. 52 und der Verstellantrieb 38 bzw. 62 werden durch Gleichstromservomotoren bzw. durch hydraulische Servoantriebe gebildet. Wie bei den Antrieben 52 und 62 in Figur 5 gezeigt, ist der jeweilige Drehantrieb 52 bzw. Verstellantrieb 62 mit einem Tachogenerator 115 und einem Winkelgeber 116 direkt gekuppelt. Die Gleichförmigkeit der Drehbewegung wird durch Übermittlung der Meldesignale über die Tachogeneratoren 115 von den Antrieben zu den Servosteuerungen 112 und 113 sichergestellt. Über die inkrementalen Winkelgeber 116 wird dann jeweils die Stellung des Antriebes anhand der durchgeführten Drehbewegung an die Bahnsteuervorrichtung 110 rückgemeldet und dort ein Vergleich zwischen dem Istzustand und dem, durch den externen Programmträger 111 vorgegebenen Sollzustand herstellt. Ist eine Soll-Ist- Übereinstimmung erreicht, so wird der Antrieb 3 bzw. 38 bzw. 52 bzw. 62 gestoppt. Um jeweils am Beginn der Wickelbewegung eine exakte Ausgangsbasis zu erhalten, ist der Wandermutteranordnung 68 ein Referenzgeber 117, z. B. ein elektromagnetischer Näherungsschalter und der Wickelachse bzw. dem Drehantrieb 3, 52 ein Referenzgeber 118 - Fig. 5 -, der beispielsweise durch einen mechanisch betätigbaren Schalter gebildet sein kann zugeordnet. Vor Beginn des Wickelvorganges wird die Wandermutteranordnung 68 und der Drehantrieb 3, 52 jeweils in die durch den Referenzgeber festgelegte Ausgangsstellung verbracht, um eine gleiche Basis für den Ablauf des Wickelprogrammes zu erhalten.
Während durch die Ablaufsteuerung 109 sämtliche Zusatzfunktionen der Spulenwickeleinrichtung gesteuert und überwacht werden, dient die Bahnsteuervorrichtung 110 ausschließlich zur Steuerung und Überwachung des Wickelvorganges. Die Trennung der beiden Steuervorrichtungen schafft die Möglichkeit. über einen externen Programmträger 111 die verschiedensten Wickelprogramme, unter Beibehaltung desselben Ablaufsteuerungssystemes einzuspeisen.

Claims

1. Spulenwickeleinrichtung mit einer Einspannvorrichtung (6, 47) für den Spulentragkörper (20, 54) einer elektrischen Spule, die zwei in Spulentragkörper-Längsrichtung (23, 63) voneinander distanzierte Spannzangen (4, 5, 49, 50) aufweist. die mit einem über eine Steuervorrichtung (106) beaufschlagbaren Drehantrieb (3, 52) verbunden ist, dessen Achse (22, 64) parallel zur Längsrichtung (23, 63) des Spulentragkörpers (20, 54) verläuft, sowie mit einer Drahtzuführeinrichtung (27, 48), die mit einem mit der Steuervorrichtung (106) verbundenen Verstellantrieb (38, 62) zusammenwirkt und mit diesem parallel zur Spulentragkörper-Längsrichtung (23, 63) sowie relativ zum Spulentragkörper (20, 54) verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an die beiden Spannzangen (4, 5 ; 49, 50) der Einspannvorrichtung (6, 47) gemeinsam der eine Drehantrieb (3, 52) gekuppelt ist und bei der weiters an die eine Spannzange (5, 6) zwei Servoantriebe (16, 17) gekuppelt sind und daß die Drahtzuführeinrichtung (27, 48) mit zwei Führungsbacken (29, 30 ; 78) für den Draht (25, 53) ausgebildet ist, die über einen Klemmantrieb (32) senkrecht zur Drahtführungsrichtung gegeneinander verstellbar sind.

2. Spulenwickeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Spannzange (5, 50) in und bzw. oder senkrecht zur Spulentragkörper-Längsrichtung (23, 63) mit einem Längsverstellantrieb (16, 97) bzw. einem Querverstellantrieb (17, 96) relativ zur anderen Spannzange (4 ; 49) verstellbar ist.

3. Spulenwickeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Spannzange (4, 49), die mit-einem Positionsschieber (43) für den Spulentragkörper (20, 54) ausgebildet ist, zum Festklemmen des Spulentragkörpers (20, 54) und des Drahtes (25, 53) ausgebildet ist.

4. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Drehantrieb (3, 52) mit der einen Spannzange (4, 5 ; 49, 50), die einen Zahnkranz (10) aufweist, drehfest verbunden ist und daß einem Zahnkranz (15) der anderen Spannzange (5, 4 ; 50, 49) eine am Lagerkörper (101) der anderen Spannzange (5, 50) befestigte Feststellvorrichtung (102) zugeordnet sit, wobei der Zahnkranz (10. 98) in der Wickelstelllung der anderen Spannzange (5. 50) mit einem Zahnrad (14. 99) und einer Zwischenwelle (12) kämmt, die über die eine Spannzange (4, 49) drehfest mit dem Drehantrieb (3.52). insbesondere über ein weiteres Zahnrad (11) und einen weiteren Zahnkranz (10) verbunden ist.

5. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet. daß den Führungsbacken (29. 30 ; 78) der Drahtzuführeinrichtung (27, 48) ein um eine zum Spulentragkörper (20, 54) parallele Achse (22. 64) verschwenkbarer, der Spannzange (4, 49) zugewendeter Führungsarm (79) zugeordnet ist. wobei dem Führungsarm (79) eine Feststellvorrichtung (81) zugeordnet ist und daß zwischen den Führungsbacken (29, 30 ; 78) und dem Führungsarm (79) eine Drahtumlenkrolle (82) angeordnet ist.

6. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Führungsbacken (29, 30; 78) der Drahtzuführeinrichtung (27, 48) ein Drahtmagazin (28, 55) einer selbsttätigen Bremsvorrichtung (39) vorgeordnet ist, die über die Steuervorrichtung (106) in Abhängigkeit vom Drahtmagazingewicht verstellbar ist, wobei das Drahtmagazin (28, 55) eine horizontale Aufnahmeplatte (40) aufweist, die über eine Reibkupplung (42) auf einer Senkrechtwelle (41) abgestützt ist.

7. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Führungsbacken (29, 30 ; 78) der Drahtzuführeinrichtung (27, 48) eine Drahtrichtvorrichtung (56) vorgeordnet ist, die mehrere geradlinig hintereinander angeordnete Richtstationen (70, 71, 72) aufweist, zwischen deren mit einem Antrieb gegeneinander verstellbaren Richtbacken (73, 74) der Draht (25, 53) hindurchführbar ist.

8. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Führungsbacken (29, 30 ; 78) der Drahtrichtvorrichtung (56) und der einen Spannzange (4, 49) eine Draht-Ablängvorrichtung (57) angeordnet ist.

9. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtzuführeinrichtung (27, 48) und bzw. oder die Drahtrichtvorrichtung (56) und bzw. oder die Draht-Ablängvorrichtung (57) auf einem einachsigen Schlitten (34, 58) gelagert sind, der auf einer in Längsrichtung des Drahtes (25, 53) verlaufenden Führungsbahn (35, 59) verstellbar gelagert und mit einem Vorschubantrieb (36, 60) verbunden ist.

10. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Greiferbacken (8) der einen, am Maschinentisch (2) gelagerten Spannzange (4), welcher der dem einzuspannenden Draht (25) gegenüberliegenden Seite des Spulentragkörpers (20) zugeordnet ist, mit einer Ausnehmung (9) ausgebildet ist, die bei Ausgangsstellung für den Wickeivorgang in dem der Drahtzuführeinrichtung (27) zugewandten Bereich des Greiferbackens (8) liegt.

11. Verfahren zum Wickeln von elektrischen Spulen mit einer Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet. daß der Draht (25, 53) in Zuführrichtung geklemmt und in einer Ruhestellung fixiert wird, worauf der Draht in Richtung der einen Spannzange (4, 49) vorgeschoben wird, währenddessen der Spulentragkörper (20, 54) an einer der beiden Greiferbacken (7, 8) der einen Spannzange (4) angelegt wird und daß nach dem Einführen des Drahtes (25, 53) in die eine Spannzange (4) durch deren Greiferbacken (7, 8) der Draht und der Spulentragkörper erfaßt wird, worauf der Draht in Spulentragkörper-Längsrichtung (23, 63) von der einen den Draht (25, 53) erfassenden Spannzange (4 ; 49) in Richtung der anderen Spannzange (5 ; 50) bewegt wird.