WO2015075261A1 - Induktives bauelement, sowie vorrichtung und verfahren zum wickeln eines drahtes für ein induktives bauelement - Google Patents

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bending
forming
inductive component
plate
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Karsten Frey
Jürgen Frey
Wolfgang PORISCH
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Epcos Ag
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    • B21D7/08—Bending rods, profiles, or tubes by passing between rollers or through a curved die
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Definitions

  • Inductive component as well as apparatus and method for winding a wire for an inductive component
  • the invention relates to a device for winding a wire, for example, as an air coil or as part of an inductive component, in particular as a winding of a
  • inductive components such as an air coil or a transformer
  • the wire For example, to make an air coil, the wire must be helically wound.
  • the transformer has a closed core, provides an automated, direct winding of the ge ⁇ closed core presents a special challenge.
  • Winding spiral diameter, number of turns and core cross-section it is conditionally possible to "turn" preformed air coils on a ge ⁇ closed core of a transformer.
  • the helical air coil which resembles a tension spring, must be spread open so far that the core cross section can be overcome. During this generally very complex and time-consuming process, however, high mechanical forces act on the core to be wound. By spreading the “tension spring” to “compression spring” is the possible
  • transformers which have a closed core and in which instead of round wires flat wires with rectangular cross section (rectangular wires) used for the winding ⁇ the.
  • This type of transformer makes it possible to carry high-current currents at high inductance of the component due to the high number of turns that can be achieved.
  • the application of a rectangular or flat wire on a closed core can not be automated and is therefore usually generally very time ⁇ agile.
  • the device comprises a feed device for displacing the wire, a forming device and a pitching device for bending the wire.
  • the forming device serves to bend the wire in a plane and the gradient means for bending the wire with a slope out of the plane.
  • the pitch deflector device is arranged behind the forming device.
  • the slope-giving device can also be integrated in the forming device, so that the wire also experiences a gradient during circular bending in the forming device.
  • the forming device and the pitch transmitter device are arranged in such a way that the wire is inserted into the forming device and the pitch transmitter device during the displacement by the feed device .
  • the forming device and the pitching device are designed such that the wire is bent in a helical manner during the displacement in the forming device and the pitching device.
  • a method for winding a wire is specified.
  • the method provides for providing a device, in particular the above-mentioned device, for winding the wire.
  • the wire is displaced in the device in such a way that the wire is fed to a forming device and to a pitching device.
  • the wire is helically bent.
  • the wire is bent in the plane as it passes through the forming means and is bent out of the plane as it passes through the pitching means.
  • any cross-sections preferably thick and therefore very stiff cross-sections, ei ⁇ nes wire, in particular a rectangular or flat wire very quickly and directly to closed core cross sections are automatically wound up.
  • the Kompri ⁇ -optimized "spring" of the coil is maintained.
  • the core may be wound almost completely without mechanical ⁇ specific voltages are generated in the winding direction, and thus can operate with virtually no mechanical forces on the core.
  • the device for winding the wire may include a guiding device for guiding the wire in the plane, wherein the guiding device has a straight course in the plane.
  • the wire is inserted into the guide device and inserted by means of the feed device in the forming device, which is arranged in the feed direction of the wire behind the guide means.
  • the feed device can be designed, for example, as an eccentric lifting press.
  • the forming device may be formed as a recess in a plate.
  • the wire can then be bent by the forming device in the plane of the plate.
  • the forming device has a bottom surface for supporting the wire and a curved side wall.
  • the side wall may be bent in a semicircle so that the wire is bent in a circle.
  • the lead encoder device the wire is bent out of the plane of the plate, so that from the circular bend a helical winding of the wire is formed.
  • the shape of the wire can also be called "helical” or "spirally" in the sense of a cylindrical spiral.
  • the device is particularly suitable for bending a flat wire, wherein the flat wire with its larger Be ⁇ ten Chemistry on the bottom surface of the forming device is on ⁇ and rests with its smaller side surface on the side wall of the forming device.
  • the bottom surface of the opposite side of the recess which may be open, be covered by a sliding cover. This special shape prevents the natural tendency of the wire to tip over during bending.
  • the pitch encoder the wire undergoes a slope so that after one turn it exceeds its own height and is bent over an underlying portion of the wire.
  • the device may have a receiving device for positioning a core, in particular a closed core, of an inductive component, for example a transformer.
  • the forming device and the pitching device are arranged around the receiving device such that the wire can be helically wound around a leg of the closed core when moving through the Umformungsein- direction and the pitch device without the sensitive paint of the wire, such as a copper enameled wire, or the insulation coating to damage the core.
  • An otherwise usual mandrel is not required.
  • the device is flat or rectangular wires can be of a width of for example 5 mm and a thickness of 1 mm schrau ⁇ benförmig turn respectively to 2 mm as an air coil helically about a Bend legs of a closed frame core of a transformer.
  • a Endab ⁇ section of the wire can be pre-bent by a Vorbiege founded the device.
  • the wire into the feed device is clamped such that the vorzubiegende end portion of the wire from the device to the side on which the guide means or the Umformungs ⁇ means is arranged protruding.
  • the pre-bending ⁇ device the end portion of the wire is bent so that the wire can then be inserted into the upwardly open Vertie ⁇ tion of the forming device.
  • the further bending of the wire takes place, as described above, au ⁇ tomatIFF by moving the wire through the forming device and the pitch transmitter device.
  • an inductive component is specified.
  • the component is provides ⁇ ⁇ Herge before preferably by advancing described method.
  • the wire is in particular circular with a pitch, ie, helical, wound.
  • the winding of the wire is formed compressed. In a compressed winding adjacent turns are close to each other.
  • the winding is formed gap-free or almost gap-free, so that adjacent turns lie directly against each other.
  • the pitch of the helical winding is in the range of the wire thickness. In this way, a particularly high degree of filling of the winding can be achieved.
  • the inductive component may have a core, in particular a ferrite core.
  • the wire can be wrapped directly around the core.
  • the wire in this case is not wound around a bobbin made of plastic.
  • the core has a closed shape.
  • the inductive component can also be designed as an air coil.
  • the wire may be formed, for example, as a rectangular or as a flat wire. Alternatively, it can also be a round wire.
  • the core in cross-section on an outer circumferential line which is not circular.
  • the core may have edges.
  • Example ⁇ example comprises the core cross-section corners.
  • the core may have an outer peripheral line in the form of a polygon.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a device for winding a wire
  • Figure 2 shows a detail of the device for winding a
  • FIG. 3 shows a further detail of the device for winding a wire
  • FIG. 4 shows an embodiment of a pitching device
  • FIG. 5 is a plan view of a first side of an embodiment of a pre-bending device for bending an end portion of a wire
  • FIG. 6 shows a plan view of a second side of an exporting ⁇ approximate shape of a Vorbiege adopted for bending an end portion of a wire
  • Figure 7 is a plan view of a second side of a Ausry ⁇ tion form a Vorbiege adopted for bending an end portion of a wire.
  • the device 1 shows an embodiment of a device 1 for winding a wire 2, which can be wound by means of the device 1 helically as an air coil or around a leg of a closed frame core 3 of an inductive component 4, for example a transformer.
  • an inductive component 4 for example a transformer.
  • two parallel wires 2 can be simultaneously wound around two legs of a closed Rah ⁇ menkerns 3 in particular.
  • the device 1 comprises a feed device 10 for
  • the feed device 10 has a carriage 11 which is arranged movably on a rail 100.
  • the device 1 comprises two carriages 11 which are arranged displaceably on the rail 100 in the horizontal direction.
  • the guide 13 may be formed as a recess in the plate 12.
  • two guides 13 can be arranged in parallel in the plate 12, as in the case of the embodiment of the device 1 for winding the wire shown in FIG.
  • a cover plate 15 may be at least partially disposed on the plate 12.
  • the cover plate 15 can be pressed by means of a press 14 on the plate 12, so that the open side of the guide 13 is covered ⁇ by the cover plate 15 and the wire 2 is clamped in the guide 13.
  • a punch 16 is provided on the press 14, which presses the cover plate 15 on the plate 12 with the guide 13.
  • the plate 12, the cover plate 15 and the punch 17 can be moved back and forth with the movement of the carriage 11 in the direction shown by the arrows on the plate 12 horizontal displacement direction of the wire.
  • a drive unit 110 For movement of the feed device 10, a drive unit 110 is provided. During the forward movement of the wire 2 in the direction of the frame core 3, the wire 2 in the guide 13 is pressed by means of the cover plate 15 and thus displaced along the guide device 50. Subsequently, the press raises the cover plate 15, so that the wire is no longer clamped in the guide 13 of the plate 12. The carriage 11 then moves the plate 12 back to the starting position. Subsequently, the feed operation of the wire is repeated.
  • Figures 2 and 3 show a front portion of the device 1 with a guide device 50 for guiding the wires 2 in an enlarged view.
  • the guide device 50 is arranged as a depression in a plate 80.
  • the guide device 50 has a straight course in a plane E of the plate 80.
  • the device 1 comprises, in addition to the feed device 10 and the guide device 50, a forming device 20 for bending the wire 2 in the plane E and a pitch device 30 for bending the wire 2 with a pitch out of the E level.
  • the shaping device 20 and the gradient generation means 30 are designed such that the wire 2 at a displacement by the feed device 10 is first placed in the guide 50 in the longitudinal direction and then in the forming device 20 and the sti ⁇ supply generation means is introduced 30th
  • the shaping device 20 and the gradient generation means 30 are designed such that the wire 2 in the shifting in the order ⁇ shaping means 20 and the gradient generation means 30 is helically curved.
  • the forming device 20 and the guide device 50 may be formed as part of their common plate 80.
  • the forming device 20 may have a recess 23 in the plate 80, wherein the recess in the plane E of the plate has a curved course.
  • the depression may be, for example, circular-segment-shaped, in particular semicircular, bent.
  • the forming device 20 may have a bottom surface 21 for supporting the wire 2 and at least one side wall 22.
  • the at least one side wall 22 has the curved course.
  • the forming device 20 is thus formed such that the wire 2 is bent in a circular manner during the displacement in the forming device 20 along the side wall 22.
  • the guide device 50 may have in the plate 80 a recess 53 which has a straight course in the plane E of the plate and opens into the recess 23 of the forming device 20.
  • the guide device 50 has a bottom surface 51 and a side wall 52, which are arranged at right angles to each other and thus the recess 53 inside ⁇ half of the plate 80 form.
  • the forming device 20 and the guide device 50 are designed in particular for guiding a rectangular or flat wire.
  • ⁇ example flat wire is to be understood as a wire having a rectangular cross-section having one larger and one smaller side face, the side faces are arranged at right angles to each other.
  • the wire 2 is designed in each case as a flat or rectangular wire with a larger side surface S2a and a smaller side surface S2b.
  • the outer portion of the wire which lies closer than a pause ⁇ rer portion of the wire to the side wall 22 of the Umformungs ⁇ device 20 is stretched while the inner portion of the wire is compressed when bent.
  • the forming device 20 may be open on the side opposite the bottom surface 21.
  • the device 1 may comprise a displaceable covering device 40.
  • the cover 40 may be slidably mounted on the plate 80.
  • the cover 40 can be moved to the plate 80 such that the guide means 50 is completely and the shaping device 20 at least in part, by the ⁇ cover 40 covered.
  • a covering 40 is shown for reasons that 50 fully and rear shaping device 20 covers the wells of the rear guide device part.
  • the cover 40 may be formed in the form of a slidably mounted on the plate 80 plate.
  • the covering device 40 is along the two recesses 41 transversely to the longitudinal direction of the wire 2 and thus transversely to the
  • the displaceable Abdeckein ⁇ direction 40 is displaced such that the guide means 50 is complete and the forming device 20 is partially covered by the cover 40.
  • the front region AB of the forming device 20 delimited by a dashed line in FIG. 3 is covered by the covering element with the section of the wire lying therein.
  • the plate of the covering device 40 has a semicircular recess 42 over the region AB of the forming device 20. At the lower end of the semicircular recess, the covering device has a thin plate 43 made of a hardened material.
  • This plate 43 may be, for example, only a few tenths of a millimeter thick.
  • the thin plate 43 disposed at the lower end of the recess 42 covers the wire 2 guided in the recess of the former.
  • the thin plate 43 prevents the wire from jumping out of the forming device 20.
  • an upper layer of the wire may pass over the bottom layer of the wire as it passes through the lead device in the reforming device 20, are arranged.
  • the upper layer of the wire lays over the plate 43, while the lower layer of the wire is guided under the plate 43 in the Umfor ⁇ tion device.
  • the lower layer and is disposed about ⁇ upper position of the wire winding are separated from each other in the winding operation by the thin plate 43rd
  • the guide device is shown in FIG. tion 50 and thus also the plate 80 arranged in the feed direction of the wire 2 behind the feed device 10.
  • the forming device 20 is arranged in the feed direction of the wire behind the guide device 50, so that the wire 2 is inserted in a displacement of the guide device 50 in the forming device 20.
  • the pitch transmitter device 30 can be arranged behind the forming device 20, so that the wire 2 is guided during the displacement after the forming in the forming device 20 to the pitch transmitter device 30.
  • the Ste Trentsge ⁇ prepared device 30 can also be integrated into the conversion device.
  • the bottom surface 21 of the forming device increases in the horizontal direction, so that the wire also undergoes a gradient during circular bending in the shaping device.
  • the pitch transmitter device 30 is arranged behind the forming device 20.
  • the inclining device 30 may, for example, have an inclined plate for generating the pitch of the wire.
  • the slant of the plate may be a ⁇ adjustable function of the slope of the wire.
  • Figure 4 is guided in the guide device 50 and the shaping device 20 wire 2 is wound around the foreshortened leg 3 of the inductive Bauele ⁇ member 4 and the pitch encoder 30.
  • the slope detector 30 is designed as a ball pin educated.
  • the pitch sensor has, for example, a cylindrical body with a spherical bulge 31 at its upper end.
  • the pitch sensor is arranged on the plate 80 or can be sunk in the plate 80.
  • the pitch encoder can be raised from the plane E of the plate 80.
  • the wire runs on the spherical curvature 31 and receives ⁇ due to the spherical shape a slope which is necessary to produce the actual helical winding of the wire and thus more than one turn of the wire.
  • the pitch sensor can be raised, for example, according to the desired pitch, as soon as the wire has slipped onto the spherical bulge.
  • the wire After pushing the wire over the inclined plate or the spherical Wöl ⁇ tion 31 of the pitcher device, the wire is bent out of the plane E and can be placed over the underlying portion of the wire, which is introduced at the same time in the forming device. This creates the helical winding of the wire.
  • the device 1 In order to wind the wire around a leg of the closed frame core 3, the device 1 has a receiving device 60 for positioning the core 3 of the inductive component 4.
  • the forming device 20 and the pitch ⁇ generating means 30 are arranged around the receiving device 60, that the wire 2 is helically wound around the leg of the core 3 of the inductive component when the core 3 is positioned in the receiving device 60 and the wire 2 through the Forming device 20 and the pitch encoder 30 is guided.
  • the cover plate 15 is first lifted from the plate 12, so that the wire 2 can be inserted into the guide 13 and pushed through the guide device 50 to the beginning of the forming device 20. Subsequently, the cover plate 15 is pressed by means of the press 14 and the punch 16 on the plate 12, so that the wire 2 is clamped within the guide 13.
  • the carriages 11 and thus the plate 12 are displaced in the direction of the arrow, so that the front end of the wire is pushed by the guide device 50 into the forming device 20.
  • the front portion which is guided by the shaping device 20 of the Drah ⁇ tes is semi-circularly curved in the plane of the plate E 80th
  • the cover plate 15 is lifted by the punch 16 and the press 14 and the carriages 11 are pushed back with the plate 12 fastened thereon in the opposite direction to the arrow shown in FIG. Due to the bending of the front end of the wire, the wire is fixed and is not pushed back with the movement of the plate 12 and the carriage 11.
  • the cover plate 15 is again pressed onto the plate 12, so that the wire is clamped again in the guide 13. Subsequently, a further forward movement ⁇ move the plate 12 by the carriage 11, whereby the wire 2 is further inserted into the forming device 20 and bent there semicircular.
  • the front end of the Wire now reaches the pitch transmitter device 30 and is bent out of the plane E of the plate 80 during further passage through the pitch transmitter device 30.
  • the wire By further advancing the wire, the wire can be finally helically bent by means of the device, as shown in FIGS. 1 to 3.
  • the described method for bending the wire by means of the device 1 can be carried out, for example, for bending a wire with a width of 5 mm and a thickness of 1.5 mm to 1.7 mm.
  • the front end section A of the wire 2 can be pre-bent prior to insertion into the guide device 50 or the forming device 20.
  • the device 1 has the pre-bending device 70 shown in FIGS. 1, 2, 5, 6 and 7 for bending the end section A of the wire 2.
  • the Vorbiege shark 70 may be part of a plate 90 which is movably disposed on a holder 120 of the device 1 in the vertical direction.
  • the Vorbiege listening 70 has a bending mandrel 71 around which the end portion A of the wire 2 is bendable on.
  • the bending mandrel 71 may be formed as a cylindrical pin which protrudes from the underside of the plate 90.
  • Vorbiege acquired 70 has a bending member 72 which is fixed as a mitphaseder pin (7) ⁇ se a cylindrical roller on a lever 73 can be.
  • the lever 73 may be rotatably mounted on a hinge 76.
  • the Vorbiege acquired 70 further includes in the plate 90 has a recess 74 in which the bending element 72 is arranged to be movable at a distance about the bending mandrel 71.
  • the flexure 72 is be ⁇ wegbar means of the lever 73 along the path of a circle segment within the recess 74th
  • the recess 74 is also arranged in the form of a circular segment in the plate 90 for this purpose.
  • the material recess in the plate 90 has two circular segment-shaped part of recesses which interengage pass.
  • the pre-bending device 70 shown in FIGS. 5, 6 and 7 only one wire 2 is shown with an end section A which is bent by means of the pre-bending device 70.
  • the wire For pre-bending of the end portion A of the wire 2, the wire is first so clamped ⁇ in the feed device 10, the front end portion A of the wire on the side of the feed device, on which the guiding device 50 is located, projects out of the feed device.
  • the plate 80 with the guide device 50, the conversion device 20 and the fixed to the plate Gradistsge ⁇ ber driving 30 is slidably mounted on the holder 120.
  • the plate 80 For pre-bending the end portion of the wire 2, the plate 80 is displaced along the holder 120 to a position P3.
  • the pre-bending device 70 is connected to the plate 80 via a coupling element 130.
  • the coupling ⁇ element 130 is slidably mounted on the holder 120 in the vertical direction.
  • FIG. 7 shows the pre-bent end portion A of the wire 2, which is bent in a GE ⁇ curved portion of the guide 75.
  • a cover 78 is provided over the curved portion of the guide 75.
  • the cover 78 is arranged on the underside of the plate 80 and may have a circular segment-shaped cross section.
  • a further second wire which is guided parallel to the first wire in the device 1, can be bent by means of the pre-bending device 70.
  • the Vorbiege adopted a further lever 73, which moves a further bending element in a further recess 74.
  • the plate 90 is moved with the Vorbiege worn 70 from the position P2 back to the position PI.
  • the plate 80 is moved from the position P3, which is below the position P2, back to the position P2, whereby the front end portion A of the now pre-bent wire 2 in the guide means 50 and the forming device 20 is inserted.
  • the further bending or winding the wire around the legs of the ge ⁇ closed frame core 3 can be further automated manner described above with ⁇ means of the device 1 as shown.

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Abstract

Eine Vorrichtung(1) zum Wickeln eines Drahtes(2)umfasst eine Vorschubeinrichtung (10) zum Verschieben des Drahtes (2) und eine Umformungseinrichtung (20) und eine Steigungsgebereinrichtung (30) zum Biegen des Drahtes (2). Die Umformungseinrichtung (20) und die Steigungsgebereinrichtung (30)sind derart ausgebildet, dass der Draht (2) bei dem Verschieben in der Umformungseinrichtung (20) und der Steigungsgebereinrichtung (30) schraubenförmig gebogen wird. Weiterhin wird ein induktives Bauelement (4) angegeben, das mit dem Verfahren herstellbar ist.

Description

Beschreibung
Induktives Bauelement, sowie Vorrichtung und Verfahren zum Wickeln eines Drahtes für ein induktives Bauelement
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wickeln eines Drahtes, der beispielsweise als Luftspule oder als Teil eines induktiven Bauelements, insbesondere als Wicklung eines
Transformators, verwendbar ist.
Zur Herstellung von induktiven Bauteilen, beispielsweise einer Luftspule oder eines Transformators, ist es erforderlich, einen Draht entsprechend zu verformen. Zur Herstellung einer Luftspule muss der Draht beispielsweise schraubenförmig gewi- ekelt werden. Zur Herstellung eines Transformators ist es er¬ forderlich, den Draht um einen Schenkel des Transformators zu wickeln. Wenn der Transformator einen geschlossenen Kern aufweist, stellt ein automatisiertes, direktes Bewickeln des ge¬ schlossenen Kerns eine besondere Herausforderung dar.
Bis zu einem gewissen Verhältnis von Drahtquerschnitt,
Wickelspiralendurchmesser, Windungszahl und Kernquerschnitt ist es bedingt möglich, vorgeformte Luftspulen auf einen ge¬ schlossenen Kern eines Transformators zu "drehen". Die schraubenförmige Luftspule, die einer Zugfeder ähnelt, muss hierfür soweit aufgespreizt werden, dass der Kernquerschnitt überwunden werden kann. Während dieses im Allgemeinen sehr aufwendigen und zeitraubenden Verfahrens wirken jedoch hohe mechanische Kräfte auf den zu bewickelnden Kern. Durch die Spreizung der "Zugfeder" zur "Druckfeder" ist der mögliche
Füllgrad eines geschlossenen Kerns zwangsweise beschränkt be¬ ziehungsweise die "Zugfeder" erzeugt dauerhaft mechanische Spannungen. Die im Allgemeinen für einen Transformator ver- wendeten Ferritkern-Materialien sind in Bezug auf das Einwirken von mechanischen Spannungen jedoch sehr empfindlich.
Besonders schwierig gestaltet sich die Herstellung von Trans- formatoren, die einen geschlossenen Kern aufweisen und bei denen anstelle von Runddrähten Flachdrähte mit rechteckigem Querschnitt (Rechteckdrähte) für die Wicklung verwendet wer¬ den. Diese Art von Transformatoren ermöglicht das Führen von Strömen mit hoher Stromstärke bei hoher Induktivität des Bau- teils bedingt durch die hohe erzielbare Windungszahl. Das Aufbringen eines Rechteck- beziehungsweise Flachdrahts auf einen geschlossenen Kern kann üblicherweise nicht mehr automatisiert erfolgen und ist somit im Allgemeinen sehr zeitauf¬ wendig .
Es ist wünschenswert eine Vorrichtung zum Wickeln eines Drah¬ tes anzugeben, mit der es ermöglicht wird, einen Draht, ins¬ besondere einen Rechteck- oder Flachdraht, automatisiert als Luftspule zu wickeln oder um einen geschlossenen Kern eines Transformators zu wickeln. Des Weiteren soll ein Verfahren zum Wickeln eines Drahtes angegeben werden, mit dem es ermöglicht wird, einen Draht, insbesondere einen Rechteck- oder Flachdraht, automatisiert als Luftspule zu wickeln oder um einen geschlossenen Kern eines Transformators zu wickeln. Die Vorrichtung und das Verfahren können auch zum Wickeln eines Runddrahtes eingesetzt werden.
Im Patentanspruch 1 ist eine derartige Vorrichtung zum
Wickeln eines Drahtes angegeben. Die Vorrichtung umfasst eine Vorschubeinrichtung zum Verschieben des Drahtes, eine Umformungseinrichtung und eine Steigungsgebereinrichtung zum Biegen des Drahtes. Insbesondere dienen die Umformungseinrichtung zum Biegen des Drahtes in einer Ebene und die Steigungs- gebereinrichtung zum Biegen des Drahtes mit einer Steigung aus der Ebene. Beispielsweise ist die Steigungsgebereinrich¬ tung hinter der Umformungseinrichtung angeordnet. Die Stei- gungsgebeeinrichtung kann auch in die Umformungseinrichtung integriert sein, so dass der Draht beim kreisförmigen Biegen in der Umformungseinrichtung gleichzeitig auch eine Steigung erfährt. Die Umformungseinrichtung und die Steigungsgebereinrichtung sind derart angeordnet, dass der Draht bei dem Ver¬ schieben durch die Vorschubeinrichtung in die Umformungsein- richtung und die Steigungsgebereinrichtung eingeführt wird. Die Umformungseinrichtung und die Steigungsgebereinrichtung sind derart ausgebildet, dass der Draht bei dem Verschieben in der Umformungseinrichtung und der Steigungsgebereinrichtung schraubenförmig gebogen wird.
Im Patentanspruch 12 ist ein Verfahren zum Wickeln eines Drahtes angegeben. Das Verfahren sieht das Bereitstellen einer Vorrichtung, insbesondere der oben angegebenen Vorrichtung, zum Bewickeln des Drahtes vor. Der Draht wird in der Vorrichtung derart verschoben, dass der Draht einer Umformungseinrichtung und einer Steigungsgebereinrichtung zugeführt wird. Beim Durchführen des Drahtes durch die Umformungseinrichtung und die Steigungsgebereinrichtung wird der Draht schraubenförmig gebogen. Beispielsweise wird der Draht beim Durchführen durch die Umformungseinrichtung in der Ebene gebogen und beim Durchführen durch die Steigungsgebereinrichtung mit einer Steigung aus der Ebene herausgebogen.
Mittels der angegebenen Vorrichtung beziehungsweise durch das angegebene Verfahren können nahezu beliebige Querschnitte, vorzugsweise dicke und dadurch sehr steife Querschnitte, ei¬ nes Drahtes, insbesondere eines Rechteck- beziehungsweise Flachdrahtes sehr schnell und direkt auf geschlossene Kern- querschnitte automatisiert aufgewickelt werden. Die kompri¬ mierte "Druckfeder" der Wicklung bleibt erhalten. Der Kern kann nahezu vollständig bewickelt werden, ohne dass mechani¬ sche Spannungen in Wickelrichtung erzeugt werden und somit nahezu ohne mechanische Kräfte auf den Kern wirken zu lassen.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform kann die Vorrichtung zum Wickeln des Drahtes eine Führungseinrichtung zum Führen des Drahtes in der Ebene enthalten, wobei die Führungseinrichtung in der Ebene einen geraden Verlauf aufweist. Der Draht wird in die Führungseinrichtung eingelegt und mittels der Vorschubeinrichtung in die Umformungseinrichtung, die in Vorschubrichtung des Drahtes hinter der Führungseinrichtung angeordnet ist, eingeschoben. Die Vorschubeinrichtung kann beispielsweise als eine Exzenter-Hub-Presse ausgebildet sein. Mittels der Vorrichtung wird somit eine Art "Schubdrahttechnik" bereitgestellt, mit der sehr hohe Schubkräfte auf den in der Führungseinrichtung und der Umformungseinrichtung geführten Draht eingeleitet werden können.
Die Umformungseinrichtung kann als eine Vertiefung in einer Platte ausgebildet sein. Der Draht kann dann durch die Umformungseinrichtung in der Ebene der Platte verbogen werden. Die Umformungseinrichtung weist eine Bodenfläche zur Auflage des Drahtes sowie eine gebogene Seitenwand auf. Beim Verschieben des Drahtes von der Führungseinrichtung in die Umformungseinrichtung wird der Draht auf der Bodenfläche aufliegend ent¬ lang der gebogenen Seitenwand geführt. Die Seitenwand kann halbkreisförmig gebogen sein, so dass der Draht kreisförmig gebogen wird. Durch die Steigungsgebereinrichtung wird der Draht aus der Ebene der Platte herausgebogen, so dass aus der kreisförmigen Biegung eine schraubenförmige Windung des Drahtes entsteht. Die Form des Drahtes kann auch als „helikal" oder „spiralförmig" im Sinne einer zylindrischen Spirale beschreiben werden.
Die Vorrichtung eignet sich insbesondere zum Biegen eines Flachdrahtes, wobei der Flachdraht mit seiner größeren Sei¬ tenfläche auf der Bodenfläche der Umformungseinrichtung auf¬ liegt und mit seiner kleineren Seitenfläche an der Seitenwand der Umformungseinrichtung anliegt. Um ein Umkippen des Drahtes in der Umformungseinrichtung zu verhindern, kann die der Bodenfläche gegenüberliegende Seite der Vertiefung, die offen sein kann, durch eine verschiebbare Abdeckeinrichtung abgedeckt werden. Diese spezielle Formkulisse verhindert somit das natürliche Bestreben des Drahtes beim Biegen umzukippen. Durch die Steigungsgebereinrichtung erfährt der Draht eine Steigung, so dass er nach einer Windung seine eigene Höhe übersteigt und über einen darunter liegenden Abschnitt des Drahtes gebogen wird.
Die Vorrichtung kann eine Aufnahmeeinrichtung zum Positionie- ren eines Kerns, insbesondere eines geschlossenen Kern, eines induktiven Bauelements, beispielsweise eines Transformators, aufweisen. Die Umformungseinrichtung und die Steigungsgebereinrichtung sind um die Aufnahmeeinrichtung derart angeordnet, dass der Draht beim Verschieben durch die Umformungsein- richtung und die Steigungsgebereinrichtung schraubenförmig um einen Schenkel des geschlossenen Kerns gewickelt werden kann, ohne den empfindlichen Lack des Drahtes, beispielsweise eines Kupferlackdrahtes, oder die Isolationsbeschichtung des Kerns zu beschädigen. Ein sonst üblicher Wickeldorn ist nicht er- forderlich. Mittels der Vorrichtung lassen sich Flach- beziehungsweise Rechteckdrähte mit einer Breite von beispielsweise 5 mm und einer Dicke von 1 mm bis 2 mm als Luftspule schrau¬ benförmig biegen beziehungsweise schraubenförmig um einen Schenkel eines geschlossenen Rahmenkerns eines Transformators biegen .
Beim Biegen von Flach- beziehungsweise Rechteckdrähten mit einer Dicke des Drahtes von mehr als 1,8 mm kann ein Endab¬ schnitt des Drahtes durch eine Vorbiegeeinrichtung der Vorrichtung vorgebogen werden. Dazu wird der Draht in die Vorschubeinrichtung derart eingespannt, dass der vorzubiegende Endabschnitt des Drahtes aus der Vorrichtung an der Seite, an der die Führungseinrichtung beziehungsweise die Umformungs¬ einrichtung angeordnet ist, herausragt. Mittels der Vorbiege¬ einrichtung wird der Endabschnitt des Drahtes derart gebogen, dass der Draht anschließend in die nach oben offene Vertie¬ fung der Umformungseinrichtung eingelegt werden kann. Das weitere Biegen des Drahtes erfolgt, wie oben beschrieben, au¬ tomatisiert durch Verschieben des Drahtes durch die Umformungseinrichtung und die Steigungsgebereinrichtung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein induktives Bauelement angegeben. Das Bauelement ist vor¬ zugsweise durch das vorgehend beschriebene Verfahren herge¬ stellt. Der Draht ist insbesondere kreisförmig mit einer Steigung, d.h., schraubenförmig, gewickelt. In einer Ausführungsform ist die Wicklung des Drahtes komprimiert ausgebildet. Bei einer komprimierten Wicklung liegen benachbarte Windungen eng aneinander an. Insbesondere ist die Wicklung spaltfrei oder nahezu spaltfrei ausgebildet, so dass benachbarte Windungen direkt aneinander anliegen. Beispiels- weise liegt die Ganghöhe der schraubenförmigen Wicklung im Bereich der Drahtdicke. Auf diese Weise kann ein besonders hoher Füllgrad der Wicklung erreicht werden. Das induktive Bauelement kann einen Kern, insbesondere einen Ferritkern, aufweisen. Der Draht kann direkt um den Kern gewickelt sein. Insbesondere ist der Draht in diesem Fall dabei nicht um einen Spulenkörper aus Plastik gewickelt. In einer Ausführungsform weist der Kern eine geschlossene Form auf. Das induktive Bauelement kann auch als Luftspule ausgebildet sein .
Der Draht kann beispielsweise als Rechteck- bzw. als Flach- draht ausgebildet sein. Alternativ kann es sich auch um einen Runddraht handeln.
In einer Ausführungsform weist der Kern im Querschnitt eine äußere Umfangslinie auf, die nicht kreisförmig ausgebildet ist. Insbesondere kann der Kern Kanten aufweisen. Beispiels¬ weise weist der Kern im Querschnitt Ecken auf. Insbesondere kann der Kern eine äußere Umfangslinie in Form eines Vielecks aufweisen . Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert .
Es zeigen:
Figur 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Wickeln eines Drahtes,
Figur 2 einen Ausschnitt der Vorrichtung zum Wickeln eines
Drahtes ,
Figur 3 einen weiteren Ausschnitt der Vorrichtung zum Wickeln eines Drahtes, Figur 4 eine Ausführungsform einer Steigungsgebereinrichtung,
Figur 5 eine Draufsicht auf eine erste Seite einer Ausfüh- rungsform einer Vorbiegeeinrichtung zum Biegen eines Endabschnitts eines Drahtes,
Figur 6 eine Draufsicht auf eine zweite Seite einer Ausfüh¬ rungsform einer Vorbiegeeinrichtung zum Biegen ei- nes Endabschnitts eines Drahtes,
Figur 7 eine Draufsicht auf eine zweite Seite einer Ausfüh¬ rungsform einer Vorbiegeeinrichtung zum Biegen eines Endabschnitts eines Drahtes.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zum Wickeln eines Drahtes 2, der mittels der Vorrichtung 1 schraubenförmig als Luftspule oder um einen Schenkel eines geschlossenen Rahmenkerns 3 eines induktiven Bauelements 4, beispielsweise eines Transformators, gewickelt werden kann. Mittels der Vorrichtung 1 können insbesondere zwei parallel geführte Drähte 2 um zwei Schenkel eines geschlossenen Rah¬ menkerns 3 gleichzeitig gewickelt werden. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Vorschubeinrichtung 10 zum
Verschieben des Drahtes in einer Führungseinrichtung 50 zum Führen des Drahtes 2. Die Vorschubeinrichtung 10 weist einen Schlitten 11 auf, der auf einer Schiene 100 beweglich angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 umfasst die Vorrichtung 1 zwei Schlitten 11, die auf der Schiene 100 in horizontaler Richtung verschieblich angeordnet sind. Über den Schlitten 11 befindet sich eine Platte 12 der Vorschubeinrichtung, die auf ihrer Oberseite mindestens eine Führung 13 zum Führen von mindestens einem Draht 2 aufweist. Die Führung 13 kann als eine Vertiefung in der Platte 12 ausgebildet sein. Zur parallelen Führung der in Figur 1 gezeigten beiden Drähte 2 können, wie bei der in Figur 1 gezeigten Ausfüh- rungsform der Vorrichtung 1 zum Wickeln des Drahtes, zwei Führungen 13 parallel in der Platte 12 angeordnet sein.
Zur Abdeckung der nach oben offenen Führung 13 in der Platte 12 kann eine Abdeckplatte 15 zumindest teilweise auf der Platte 12 angeordnet werden. Die Abdeckplatte 15 kann mittels einer Presse 14 auf die Platte 12 gepresst werden, so dass die offene Seite der Führung 13 durch die Abdeckplatte 15 be¬ deckt ist und der Draht 2 in der Führung 13 geklemmt ist. Zum Aufdrücken der Abdeckplatte 15 auf die Führung 13 ist über der Presse 14 ein Stempel 16 vorgesehen, der die Abdeckplatte 15 auf die Platte 12 mit der Führung 13 aufpresst. Die Platte 12, die Abdeckplatte 15 und der Stempel 17 lassen sich mit der Bewegung der Schlitten 11 in der durch die Pfeile an der Platte 12 gezeigte horizontalen Verschieberichtung des Drahtes vor und zurück bewegen.
Zur Bewegung der Vorschubeinrichtung 10 ist eine Antriebseinheit 110 vorgesehen. Bei der Vorwärtsbewegung des Drahtes 2 in Richtung auf den Rahmenkern 3 wird der Draht 2 in der Füh- rung 13 mittels der Abdeckplatte 15 festgepresst und somit entlang der Führungseinrichtung 50 verschoben. Nachfolgend hebt die Presse die Abdeckplatte 15 an, so dass der Draht nicht mehr in der Führung 13 der Platte 12 geklemmt wird. Der Schlitten 11 fährt dann die Platte 12 wieder in die Ausgangs- position zurück. Anschließend wird der Vorschubvorgang des Drahtes wiederholt. Die Figuren 2 und 3 zeigen einen vorderen Bereich der Vorrichtung 1 mit einer Führungseinrichtung 50 zur Führung der Drähte 2 in einer vergrößerten Darstellung. Die Führungseinrichtung 50 ist als eine Vertiefung in einer Platte 80 ange- ordnet. Die Führungseinrichtung 50 weist in einer Ebene E der Platte 80 einen geraden Verlauf auf. Wie anhand der Figuren 1, 2 und 3 deutlich wird, weist die Vorrichtung 1 neben der Vorschubeinrichtung 10 und der Führungseinrichtung 50 eine Umformungseinrichtung 20 zum Biegen des Drahtes 2 in der Ebe- ne E sowie eine Steigungsgebereinrichtung 30 zum Biegen des Drahtes 2 mit einer Steigung aus der Ebene E heraus auf.
Die Umformungseinrichtung 20 und die Steigungsgebereinrichtung 30 sind derart ausgebildet, dass der Draht 2 bei einem Verschieben durch die Vorschubeinrichtung 10 zunächst in der Führungseinrichtung 50 in Längsrichtung verschoben wird und anschließend in die Umformungseinrichtung 20 und die Stei¬ gungsgebereinrichtung 30 eingeführt wird. Die Umformungseinrichtung 20 und die Steigungsgebereinrichtung 30 sind derart ausgebildet, dass der Draht 2 bei dem Verschieben in der Um¬ formungseinrichtung 20 und der Steigungsgebereinrichtung 30 schraubenförmig gebogen wird.
Die Umformungseinrichtung 20 und die Führungseinrichtung 50 können als Teil der ihnen gemeinsamen Platte 80 ausgebildet sein. Die Umformungseinrichtung 20 kann eine Vertiefung 23 in der Platte 80 aufweisen, wobei die Vertiefung in der Ebene E der Platte einen gebogenen Verlauf aufweist. Die Vertiefung kann beispielsweise kreissegmentförmig, insbesondere halb- kreisförmig, gebogen sein. Die Umformungseinrichtung 20 kann eine Bodenfläche 21 zur Auflage des Drahtes 2 und mindestens eine Seitenwand 22 aufweisen. Die mindestens eine Seitenwand 22 weist den gebogenen Verlauf auf. Die Umformungseinrichtung 20 ist somit derart ausgebildet, dass der Draht 2 bei dem Verschieben in der Umformungseinrichtung 20 entlang der Seitenwand 22 kreisförmig gebogen wird. Die Führungseinrichtung 50 kann in der Platte 80 eine Vertiefung 53 aufweisen, die in der Ebene E der Platte einen geraden Verlauf hat und in die Vertiefung 23 der Umformungseinrichtung 20 einmündet. Die Führungseinrichtung 50 weist eine Bodenfläche 51 und eine Seitenwand 52 auf, die rechtwinklig zueinander angeordnet sind und somit die Vertiefung 53 inner¬ halb der Platte 80 bilden.
Die Umformungseinrichtung 20 und die Führungseinrichtung 50 sind insbesondere zum Führen eines Rechteck- beziehungsweise Flachdrahtes ausgebildet. Unter einem Rechteck- beziehungs¬ weise Flachdraht ist dabei ein Draht mit einem rechteckigen Querschnitt zu verstehen, der eine größere und eine kleinere Seitenfläche aufweist, wobei die Seitenflächen rechtwinklig zueinander angeordnet sind. In den Figuren 1 bis 3 ist der Draht 2 jeweils als Flach- beziehungsweise Rechteckdraht mit einer größeren Seitenfläche S2a und einer kleineren Seitenfläche S2b ausgebildet.
Beim Verschieben des Drahtes in der Führungseinrichtung 50 liegt der Flach- beziehungsweise Rechteckdraht 2 mit der grö¬ ßeren Seitenfläche S2a auf der Bodenfläche 51 der Führungs¬ einrichtung 50 auf. Die kleinere Seitenfläche S2b des Flach¬ beziehungsweise Rechteckdrahtes 2 liegt an der Seitenwand 52 der Führungseinrichtung 50 an. Die sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel an die Führungseinrichtung 50 anschlie¬ ßende Umformungseinrichtung 20 ist derart ausgebildet, dass der Flach- beziehungsweise Rechteckdraht 2 beim Führen und Verbiegen in der Umformungseinrichtung 20 mit der größeren Seitenfläche S2a auf der Bodenfläche 21 der Umformungsein¬ richtung aufliegt und mit der kleineren Seitenfläche S2b an der Seitenwand 22 der Umformungseinrichtung anliegt. Beim Verbiegen des Drahtes 2 in der Umformungseinrichtung 20 wird der äußere Bereich des Drahtes, der näher als ein inne¬ rer Bereich des Drahtes an der Seitenwand 22 der Umformungs¬ einrichtung 20 anliegt gedehnt, während der innere Bereich des Drahtes beim Verbiegen gestaucht wird. Die Umformungsein- richtung 20 kann an der der Bodenfläche 21 gegenüberliegenden Seite offen sein. Um ein Umkippen des Flach- beziehungsweise Rechteckdrahtes in der Umformungseinrichtung 20 aufgrund der beim Biegen auftretenden Spannungen im Material des Drahtes 2 zu verhindern, kann die Vorrichtung 1 eine verschiebbare Ab- deckeinrichtung 40 umfassen.
Die Abdeckeinrichtung 40 kann verschiebbar auf der Platte 80 angeordnet sein. Die Abdeckeinrichtung 40 kann auf der Platte 80 derart verschoben werden, dass die Führungseinrichtung 50 vollständig und die Umformungseinrichtung 20 zumindest teil¬ weise von der Abdeckeinrichtung 40 abgedeckt ist. Im Ausführungsbeispiel der Figuren 2 und 3 ist aus Gründen der besse¬ ren Darstellung nur eine Abdeckeinrichtung 40 dargestellt, die die Vertiefungen der hinteren Führungseinrichtung 50 vollständig und der hinteren Umformungseinrichtung 20 teilweise abdeckt.
Die Abdeckeinrichtung 40 kann in Form einer auf der Platte 80 verschiebbar angeordneten Platte ausgebildet sein. Die Abde- ckeinrichtung 40 ist dazu entlang der beiden Aussparungen 41 quer zur Längsrichtung des Drahtes 2 und somit quer zur
Längsrichtung der Führungseinrichtung 50 auf der Platte 80 verschiebbar. Bevor der Draht mittels der Vorschubeinrichtung 10 von der Führungseinrichtung 50 in die Umformungseinrichtung 20 eingeführt wird, wird die verschiebbare Abdeckein¬ richtung 40 derart verschoben, dass die Führungseinrichtung 50 komplett und die Umformungseinrichtung 20 teilweise von der Abdeckeinrichtung 40 bedeckt wird. Dadurch ist der in Figur 3 durch eine Strichlierung abgegrenzte vordere Bereich AB der Umformungseinrichtung 20 mit dem darin liegenden Abschnitt des Drahtes von der Abdeckeinrichtung bedeckt. Die Platte der Abdeckeinrichtung 40 weist über dem Bereich AB der Umformungseinrichtung 20 eine halbkreisförmige Aussparung 42 auf. Am unteren Ende der halbkreisförmigen Aussparung weist die Abdeckeinrichtung eine dünne Platte 43 aus einem gehärteten Material auf. Diese Platte 43 kann beispielsweise nur wenige Zehntel Millimeter dick sein. Beim Verschieben der Abdeckeinrichtung, deckt die am unteren Ende der Aussparung 42 angeordnete dünne Platte 43 den in der Vertiefung der Umformungseinrichtung geführten Draht 2 ab. Beim Einlaufen des Drahtes in die Umformungseinrichtung verhindert die dünne Platte 43 ein Herausspringen beziehungsweise Umkippen des Drahtes in der Umformungseinrichtung 20. Wenn der Draht schraubenförmig gewickelt wird, kann eine obere Lage des Drahtes nach Durchführen durch die Steigungsgebereinrichtung über einer unteren Lage des Drahtes, die sich in der Umfor- mungseinrichtung 20 befindet, angeordnet werden. Die obere Lage des Drahtes legt sich über die Platte 43, während die untere Lage des Drahtes unter der Platte 43 in der Umfor¬ mungseinrichtung geführt wird. Die untere Lage sowie die dar¬ über angeordnete obere Lage der Drahtwicklung sind bei dem Wickelvorgang durch die dünne Platte 43 voneinander getrennt.
Bei der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform der Vorrichtung 1 zum Biegen des Drahtes ist die Führungseinrich- tung 50 und somit auch die Platte 80 in Vorschubrichtung des Drahtes 2 hinter der Vorschubeinrichtung 10 angeordnet. Die Umformungseinrichtung 20 ist in Vorschubrichtung des Drahtes hinter der Führungseinrichtung 50 angeordnet, so dass der Draht 2 bei einem Verschieben aus der Führungseinrichtung 50 in die Umformungseinrichtung 20 eingeschoben wird. Die Steigungsgebereinrichtung 30 kann hinter der Umformungseinrichtung 20 angeordnet sein, so dass der Draht 2 beim Verschieben nach der Umformung in der Umformungseinrichtung 20 zu der Steigungsgebereinrichtung 30 geführt wird. Die Steigungsge¬ bereinrichtung 30 kann auch in die Umformungseinrichtung integriert sein. Bei dieser Ausführungsform steigt die Bodenfläche 21 der Umformungseinrichtung in horizontaler Richtung an, so dass der Draht beim kreisförmigen Biegen in der Umfor- mungseinrichtung gleichzeitig auch eine Steigung erfährt.
Bei der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist die Steigungsgebereinrichtung 30 hinter der Umformungseinrichtung 20 angeordnet. Die Steigungsgeberein- richtung 30 kann zum Erzeugen der Steigung des Drahtes beispielsweise eine schräge Platte aufweisen. Die Schräge der Platte kann in Abhängigkeit von der Steigung des Drahtes ein¬ stellbar sein. Figur 4 zeigt den in der Führungseinrichtung 50 und der Umformungseinrichtung 20 geführten Draht 2, der um den verkürzt dargestellten Schenkel 3 des induktiven Bauele¬ ments 4 gewickelt wird und den Steigungsgeber 30. Bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform ist der Steigungsgeber 30 als ein Kugelstift ausgebildet. Der Steigungsgeber weist beispielsweise einen zylindrischen Körper mit einer kugelför- migen Wölbung 31 an seinem oberen Ende auf. Der Steigungsgeber ist auf der Platte 80 angeordnet beziehungsweise kann in die Platte 80 versenkt werden. Je nach Steigung kann der Steigungsgeber aus der Ebene E der Platte 80 angehoben werden. Beim Wickeln des Drahtes 2 läuft der Draht auf die kugelförmige Wölbung 31 auf und erhält auf¬ grund der Kugelform eine Steigung, die notwendig ist, um die eigentliche schraubenförmige Wicklung des Drahtes und somit mehr als eine Windung des Drahtes zu erzeugen. Zur Biegung des Drahtes aus der Ebene E der Platte 80 heraus, kann der Steigungsgeber beispielsweise entsprechend der gewünschten Steigung angehoben werden, sobald der Draht auf die kugelför- mige Wölbung aufgeglitten ist. Nach dem Schieben des Drahtes über die schräge Platte beziehungsweise die kugelförmige Wöl¬ bung 31 der Steigungsgebereinrichtung wird der Draht aus der Ebene E herausgebogen und kann über den darunterliegenden Abschnitt des Drahtes gelegt werden, der zeitgleich in die Um- formungseinrichtung eingeführt wird. Dadurch entsteht die schraubenförmige Wicklung des Drahtes.
Um den Draht um einen Schenkel des geschlossenen Rahmenkerns 3 zu wickeln, weist die Vorrichtung 1 eine Aufnahmeeinrich- tung 60 zum Positionieren des Kerns 3 des induktiven Bauelements 4 auf. Die Umformungseinrichtung 20 und die Steigungs¬ gebereinrichtung 30 sind derart um die Aufnahmeeinrichtung 60 angeordnet, dass der Draht 2 schraubenförmig um den Schenkel des Kerns 3 des induktiven Bauelements gewickelt wird, wenn der Kern 3 in der Aufnahmeeinrichtung 60 positioniert ist und der Draht 2 durch die Umformungseinrichtung 20 und die Steigungsgebereinrichtung 30 geführt wird.
Im Folgenden wird das Biegen beziehungsweise Wickeln des Drahtes 2 mittels der Vorrichtung 1 näher erläutert. Der Einfachheit halber wird das Verfahren zur Wicklung eines Drahtes nur für einen Draht 2 beschrieben. Es können mittels der Vorrichtung aber, wie oben erläutert, auch zwei Drähte gleich- zeitig um zwei verschiedene Schenkel eines geschlossenen Rah¬ menkerns gewickelt werden.
Zum Einlegen des Drahtes 2 in die Vorschubeinrichtung 10 wird die Abdeckplatte 15 zunächst von der Platte 12 angehoben, so dass der Draht 2 in die Führung 13 eingelegt und durch die Führungseinrichtung 50 bis zum Beginn der Umformungseinrichtung 20 geschoben werden kann. Anschließend wird die Abdeckplatte 15 mittels der Presse 14 und dem Stempel 16 auf die Platte 12 gepresst, so dass der Draht 2 innerhalb der Führung 13 geklemmt ist.
Mittels der Antriebseinheit 110 werden die Schlitten 11 und somit die Platte 12 in Pfeilrichtung verschoben, so dass das vordere Ende des Drahtes von der Führungseinrichtung 50 in die Umformungseinrichtung 20 eingeschoben wird. Beim Verschieben des Drahtes 2 wird der vordere Abschnitt des Drah¬ tes, der durch die Umformungseinrichtung 20 geführt wird, halbkreisförmig in der Ebene E der Platte 80 gebogen.
Zum weiteren Vorwärtsschieben des Drahtes wird die Abdeckplatte 15 von dem Stempel 16 und der Presse 14 angehoben und die Schlitten 11 werden mit der darauf befestigten Platte 12 entgegen der in Figur 1 gezeigten Pfeilrichtung zurückgescho- ben. Aufgrund der Biegung des vorderen Endes des Drahtes ist der Draht fixiert und wird nicht mit der Bewegung der Platte 12 und der Schlitten 11 zurückgeschoben. Zum weiteren Vorschub des Drahtes wird die Abdeckplatte 15 erneut auf die Platte 12 gepresst, so dass der Draht wieder in der Führung 13 geklemmt wird. Anschließend erfolgt ein erneutes Vorwärts¬ bewegen der Platte 12 durch die Schlitten 11, wodurch der Draht 2 weiter in die Umformungseinrichtung 20 eingeschoben und dort halbkreisförmig gebogen wird. Das vordere Ende des Drahtes erreicht nun die Steigungsgebereinrichtung 30 und wird beim weiteren Durchführen durch die Steigungsgebereinrichtung 30 aus der Ebene E der Platte 80 herausgebogen.
Durch ein weiteres Vorwärtsschieben des Drahtes kann der Draht mittels der Vorrichtung letztendlich schraubenförmig, wie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt ist, gebogen werden.
Das beschriebene Verfahren zum Biegen des Drahtes mittels der Vorrichtung 1 lässt sich beispielsweise zum Verbiegen eines Drahtes mit einer Breite von 5 mm und einer Dicke von 1,5 mm bis 1,7 mm durchführen. Für dickere Drähte, beispielsweise Rechteck- beziehungsweise Flachdrähte mit einer Dicke von mehr als 1,8 mm, kann der vordere Endabschnitt A des Drahtes 2 vor dem Einschieben in die Führungseinrichtung 50 bezie- hungsweise die Umformungseinrichtung 20 vorgebogen werden. Die Vorrichtung 1 weist dazu die in den Figuren 1, 2, 5, 6 und 7 gezeigte Vorbiegeeinrichtung 70 zum Biegen des Endabschnitts A des Drahtes 2 auf. Die Vorbiegeeinrichtung 70 kann Teil einer Platte 90 sein, die an einer Halterung 120 der Vorrichtung 1 in vertikaler Richtung beweglich angeordnet ist. Figur 5 zeigt eine Oberseite der Vorbiegeeinrichtung 70, während die Unterseite der Vorbiegeeinrichtung 70 in den Figuren 6 und 7 dargestellt ist. Die Vorbiegeeinrichtung 70 weist einen Biegedorn 71, um den der Endabschnitt A des Drahtes 2 biegbar ist, auf. Der Biegedorn 71 kann als ein zylinderförmiger Zapfen ausgebildet sein, der aus der Unterseite der Platte 90 herausragt. Zum eigentlichen Biegen des Endabschnitts A des Drahtes 2 um den Biegedorn 71 weist die Vorbiegeeinrichtung 70 ein Biegeelement 72 auf, das als ein mitführender Stift beziehungswei¬ se eine zylinderförmige Walze an einem Hebel 73 befestigt sein kann. Der Hebel 73 kann an einem Gelenk 76 drehbar gelagert sein. Die Vorbiegeeinrichtung 70 weist des Weiteren in der Platte 90 eine Aussparung 74 auf, in der das Biegeelement 72 in einem Abstand um den Biegedorn 71 beweglich angeordnet ist. Das Biegeelement 72 ist mittels des Hebels 73 entlang der Bahn eines Kreissegmentes innerhalb der Aussparung 74 be¬ wegbar. Die Aussparung 74 ist dazu ebenfalls in Form eines Kreissegmentes in der Platte 90 angeordnet. Bei den in den Figuren 1 bis 7 gezeigten Ausführungsformen der Vorrichtung zum Wickeln eines Drahtes, bei denen zwei Drähte gleichzeitig um verschiedene Schenkel des geschlossenen Rahmenkerns 3 ge¬ wickelt werden können, weist die Materialaussparung 74 in der Platte 90 zwei kreissegmentförmige Teilaussparungen auf, die ineinander übergehen. Zur besseren Darstellung ist bei den in den Figuren 5, 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen der Vorbiegeeinrichtung 70 nur ein Draht 2 mit einem Endabschnitt A gezeigt, der mittels der Vorbiegeeinrichtung 70 gebogen wird.
Zum Vorbiegen des Endabschnitts A des Drahtes 2 wird der Draht zunächst in der Vorschubeinrichtung 10 derart einge¬ klemmt, dass der vordere Endabschnitt A des Drahtes an der Seite der Vorschubeinrichtung, an der die Führungseinrichtung 50 angeordnet ist, aus der Vorschubeinrichtung herausragt. Die Platte 80 mit der Führungseinrichtung 50, der Umformungs- einrichtung 20 und der auf der Platte fixierten Steigungsge¬ bereinrichtung 30 ist verschiebbar an der Halterung 120 angeordnet. Zum Vorbiegen des Endabschnitts des Drahtes 2 wird die Platte 80 entlang der Halterung 120 auf eine Position P3 verschoben. Die Vorbiegeeinrichtung 70 ist über ein Kopp- lungselement 130 mit der Platte 80 verbunden. Das Kopplungs¬ element 130 ist an der Halterung 120 in vertikaler Richtung verschiebbar angeordnet. Beim Verschieben der Platte 80 auf die Position P3 verschiebt sich die Vorbiegeeinrichtung 70 daher entsprechend nach unten auf eine Position P2, auf dessen Höhe der Draht 2 aus der Vorschubeinrichtung 1 herausragt. Zur Aufnahme des Drahtes 2 weist die Vorbiegeeinrichtung 70 die Führung 75 auf. Nach dem Verschieben der Platte 90 mit der Vorbiegeeinrichtung 70 von einer Position PI oberhalb der Position P2 auf die Position P2 liegt der hinter dem Endabschnitt A angeordnete Abschnitt A' des Drahtes 2 in der Führung 75 der Vorbiegeeinrichtung, während der vordere Abschnitt A des zunächst noch ungebogenen Drahtes 2 aus der Führung 75 herausragt, wie dies in Figur 6 dargestellt ist.
Durch Bewegen des Hebels 73 mit dem Biegeelement 72 in Pfeil- richtung um das Gelenk beziehungsweise einen Drehpunkt 76, an dem der Hebel 73 drehbar gelagert sein kann und der beispielsweise auf der Oberseite der Platte 90 auf dem Biegedorn 71 angeordnet ist, wird der Endabschnitt A des Drahtes um den Biegedorn 71 halbkreisförmig vorgebogen. Figur 7 zeigt den vorgebogenen Endabschnitt A des Drahtes 2, der in einen ge¬ krümmten Abschnitt der Führung 75 gebogen ist. Um den Draht sicher in dem gekrümmten Abschnitt der Führung 75 entlang des Biegedorns zu halten, ist eine Abdeckung 78 über dem gekrümmten Abschnitt der Führung 75 vorgesehen. Die Abdeckung 78 ist an der Unterseite der Platte 80 angeordnet und kann einen kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen. Aus Gründen der besseren Übersicht ist in Figur 7 nur eine Abdeckung 78 dargestellt. Neben dem in den Figuren 5, 6 und 7 gezeigten Draht kann ein weiterer zweiter Draht, der parallel zu dem ersten Draht in der Vorrichtung 1 geführt wird, mittels der Vorbiegeeinrichtung 70 verbogen werden. Dazu weist die Vorbiegeeinrichtung einen weiteren Hebel 73 auf, der ein weiteres Biegeelement in einer weiteren Aussparung 74 bewegt.
Zum weiteren Biegen beziehungsweise Wickeln des Drahtes 2 wird die Platte 90 mit der Vorbiegeeinrichtung 70 von der Position P2 wieder auf die Position PI verfahren. Dabei wird die Platte 80 von der Position P3, die unterhalb der Position P2 liegt, wieder zurück auf die Position P2 verfahren, wodurch der vordere Endabschnitt A des nunmehr vorgebogenen Drahtes 2 in die Führungseinrichtung 50 beziehungsweise die Umformungseinrichtung 20 eingelegt wird. Das weitere Biegen beziehungsweise Wickeln des Drahtes um den Schenkel des ge¬ schlossenen Rahmenkerns 3 kann nun weiter automatisiert mit¬ tels der Vorrichtung 1 wie oben beschrieben erfolgen.
Bezugs zeichenliste
1 Vorrichtung zum Wickeln eines Drahtes
2 Draht
3 Kern
4 induktives Bauelement
10 Vorschubeinrichtung
20 Umformungseinrichtung
30 Steigungsgebereinrichtung
40 Abdeckeinrichtung
50 Führungseinrichtung
60 Aufnahmeeinrichtung
70 Vorbiegeeinrichtung
80 Platte
90 Platte
100 Schiene
110 Antriebseinheit
120 Halterung
130 Kopplungselement

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Wickeln eines Drahtes für ein induktives Bauelement, umfassend:
- eine Vorschubeinrichtung (10) zum Verschieben des Drahtes (2) ,
- eine Umformungseinrichtung (20) und eine Steigungsgebereinrichtung (30) zum Biegen des Drahtes (2),
- wobei die Umformungseinrichtung (20) und die Steigungsge- bereinrichtung (30) derart angeordnet sind, dass der Draht
(2) bei dem Verschieben durch die Vorschubeinrichtung (10) in die Umformungseinrichtung (20) und die Steigungsgebereinrichtung (30) eingeführt wird,
- wobei die Umformungseinrichtung (20) und die Steigungsge- bereinrichtung (30) derart ausgebildet sind, dass der Draht
(2) bei dem Verschieben in der Umformungseinrichtung (20) und der Steigungsgebereinrichtung (30) schraubenförmig gebogen wird .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
- wobei die Umformungseinrichtung (20) eine Bodenfläche (21) zur Auflage des Drahtes (2) und mindestens eine Seitenwand (22) aufweist,
- wobei die mindestens eine Seitenwand (22) einen gebogenen Verlauf aufweist,
- wobei die Umformungseinrichtung (20) derart ausgebildet ist, dass der Draht (2) bei dem Verschieben in der Umformungseinrichtung (20) entlang der Seitenwand (22) gebogen wird .
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, - wobei die Umformungseinrichtung (20) zum Führen eines
Flachdrahtes (2), der eine größere und eine kleinere Seiten¬ fläche (S2a, S2b) aufweist, ausgebildet ist,
- wobei die Umformungseinrichtung (20) derart ausgebildet ist, dass der Flachdraht (2) beim Führen und Verbiegen in der Umformungseinrichtung (20) mit der größeren Seitenfläche (S2a) auf der Bodenfläche (21) der Umformungseinrichtung aufliegt und mit der kleineren Seitenfläche (S2b) an der Seiten¬ wand (22) der Umformungseinrichtung anliegt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, umfassend:
- mindestens eine verschiebbare Abdeckeinrichtung (40),
- wobei die Umformungseinrichtung (20) an der der Bodenfläche (21) gegenüberliegenden Seite offen ist,
- wobei die Abdeckeinrichtung (40) dazu ausgebildet ist, an eine Position verschiebbar zu sein, an der die Abdeckeinrichtung (40) die Umformungseinrichtung (20) an der der Bodenfläche (21) gegenüber liegenden Seite abdeckt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend:
- eine Führungseinrichtung (50) zum Führen des Drahtes (2) in der Ebene (E) , wobei die Führungseinrichtung (50) in der Ebene (E) einen geraden Verlauf aufweist,
- wobei die Führungseinrichtung (50) und die Umformungsein- richtung (20) derart angeordnet sind, dass der Draht (2) bei einem Verschieben aus der Führungseinrichtung (50) in die Umformungseinrichtung (20) eingeschoben wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
- wobei die Umformungseinrichtung (20) und die Führungseinrichtung (50) als Teil einer Platte (80) ausgebildet sind,
- wobei die Platte (80) in Verschieberichtung des Drahtes (2) hinter der Vorschubeinrichtung (10) angeordnet ist, - wobei die Umformungseinrichtung (20) eine erste Vertiefung (23) in der Platte (80) mit einem gebogenen Verlauf in der Ebene (E) der Platte (80) und die Führungseinrichtung (50) eine zweite Vertiefung (53) in der Platte (80) mit einem ge- raden Verlauf in der Ebene der Platte (80) aufweist, und
- wobei sich die erste Vertiefung (23) innerhalb der Platte (80) unmittelbar an die zweite Vertiefung (53) anschließt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Steigungsgebereinrichtung (30) derart angeordnet ist, dass der Draht (2) bei dem Verschieben in der Umformungseinrichtung (20) nach dem Verbiegen in der Umformungseinrichtung (20) zu der Steigungsgebereinrichtung (30) geführt wird.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Steigungsgebeeinrichtung (30) in die Umformungseinrichtung (20) integriert ist, so dass der Draht (2) beim Ver¬ biegen in der Umformungseinrichtung (20) gleichzeitig auch eine Steigung erfährt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend:
- eine Aufnahmeeinrichtung (60) zum Positionieren eines Kerns (3) , insbesondere eines geschlossenen Kerns, eines induktiven Bauelements (4), insbesondere eines Transformators, in der Vorrichtung,
- wobei die Umformungseinrichtung (20) und die Steigungsge¬ bereinrichtung (30) derart um die Aufnahmeeinrichtung (60) angeordnet sind, dass der Draht (2) schraubenförmig um den Kern (3) des induktiven Bauelements gewickelt wird, wenn der Kern (3) des induktiven Bauelements in der Aufnahmeeinrichtung (60) positioniert ist und der Draht (2) durch die Umfor- mungseinrichtung (20) und die Steigungsgebereinrichtung (30) geführt wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend: - eine Vorbiegeeinrichtung (70) zum Biegen eines Endabschnitts (A) des Drahtes (2),
- wobei der Draht (2) derart in die Vorschubeinrichtung (10) einspannbar ist, dass der Endabschnitt (A) des Drahtes aus der Vorschubeinrichtung (1) herausragt,
- wobei die Vorbiegeeinrichtung (70) derart ausgebildet ist, dass der aus der Vorschubeinrichtung (10) herausragende End¬ abschnitt (A) des Drahtes (2) nach dem Biegen mittels der Vorbiegeeinrichtung (70) in die Umformungseinrichtung (20) einlegbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
wobei die Vorbiegeeinrichtung (70) einen Biegedorn (71), um den der Endabschnitt (A) des Drahtes (2) biegbar ist, ein Biegeelement (72) zum Biegen des Endabschnitts um den Biege- dorn (71) und eine Aussparung (74), in der das Biegeelement (72) in einem Abstand um den Biegedorn (71) beweglich angeordnet ist, aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11,
- wobei die Vorbiegeeinrichtung (70) eine Führung (75) zur Aufnahme des Drahtes (2) aufweist,
- wobei die Vorbiegeeinrichtung (70) derart ausgebildet ist, dass die Vorbiegeeinrichtung von einer ersten Position (PI) in einem Abstand zu dem in der Vorschubeinrichtung (10) her- ausragenden Endabschnitt (A) des Draht (2) zu einer zweiten Position (P2), an der der aus der Vorschubeinrichtung (10) herausragende Endabschnitt (A) des Drahtes in der Führung (75) der Vorbiegeeinrichtung (70) liegt, verschiebbar ist.
13. Verfahren zum Wickeln eines Drahtes für ein induktives Bauelement, umfassend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen einer Vorrichtung zum Bewickeln eines Drahtes,
- Verschieben des Drahtes (2) in der Vorrichtung derart, dass der Draht einer Umformungseinrichtung (20) und einer Steigungsgebereinrichtung (30) zugeführt wird,
- Biegen des Drahtes (2) beim Durchführen durch die Umformungseinrichtung (20) und die Steigungsgebereinrichtung (30) derart, dass der Draht (2) schraubenförmig gebogen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, umfassend die folgenden
Schritte :
- Bereitstellen des Drahtes (2) mit einer größeren Seitenflä- che (S2a) und einer kleineren Seitenfläche (S2b) ,
- Führen des Drahtes durch die Umformungseinrichtung derart, dass der Draht (2) während des Durchführens durch die Umfor¬ mungseinrichtung (20) mit der größeren Seitenfläche auf der Bodenfläche (21) der Umformungseinrichtung (20) aufliegt und mit der kleineren Seitenfläche (S2b) an der Seitenwand (22) der Umformungseinrichtung anliegt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, umfassend die folgenden Schritte:
- Fixieren des Drahtes (2) in der Vorschubeinrichtung (10) derart, dass ein Endabschnitt (A) des Drahtes aus der Vor¬ schubeinrichtung (10) herausragt,
- Biegen des Endabschnitts (A) des Drahtes (2) um den Biege- dorn (71) der Vorbiegeeinrichtung (70),
- Anordnen des gebogenen Endabschnitts (A) des Drahtes (2) in der Umformungseinrichtung (20) und Anordnen eines vor dem Endabschnitt (A) des Drahtes befindlichen Abschnitts (Α' ) des Drahtes in der Führungseinrichtung (50) .
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, umfassend: - Anordnen eines geschlossenen Kerns (3) eines induktiven Bauelements (4) in der Aufnahmeeinrichtung (60) zum Positionieren des Kerns (3) ,
- Umwickeln eines Schenkels des geschlossenen Kerns (3) mit dem Draht (2) durch Verschieben des Drahtes (2) in der Umformungseinrichtung (20) und der Steigungsgebereinrichtung (30).
17. Induktives Bauelement, das nach einem Verfahren der An- sprüche 12 bis 16 herstellbar ist.
18. Induktives Bauelement nach Anspruch 17, bei dem die Wick¬ lung des Drahtes (2) komprimiert ausgebildet ist.
19. Induktives Bauelement,
aufweisend eine Wicklung eines Drahtes (2), wobei der Draht (2) kreisförmig mit einer Steigung gewickelt ist und wobei die Wicklung des Drahtes (2) komprimiert ausgebildet ist.
20. Induktives Bauelement nach einem der Ansprüche 17 bis 19, das einen geschlossenen Kern (3) aufweist.
21. Induktives Bauelement nach Anspruch 20,
bei dem der Kern (3) im Querschnitt eine äußere Umfangslinie aufweist, die nicht kreisförmig ausgebildet ist.
22. Induktives Bauelement nach einem der Ansprüche 17 bis 19, das als Luftspule ausgebildet ist.
23. Induktives Bauelement nach einem der Ansprüche 16 bis 22, bei dem der Draht (2) als Rechteck- und/oder Flachdraht ausgebildet ist.
24. Induktives Bauelement nach einem der Ansprüche 16 bis 22, bei dem der Draht (2) als Runddraht ausgebildet ist.
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