WO2022017970A1 - Verfahren und vorrichtung zum anbringen von wicklungen - Google Patents

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WO2022017970A1
WO2022017970A1 PCT/EP2021/069926 EP2021069926W WO2022017970A1 WO 2022017970 A1 WO2022017970 A1 WO 2022017970A1 EP 2021069926 W EP2021069926 W EP 2021069926W WO 2022017970 A1 WO2022017970 A1 WO 2022017970A1
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WO
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winding
wire
tool
force
guide
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/069926
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erich BLOCK
Hans Glatz
Bernhard Koegl
Werner Schneider
Patrick MEINZINGER
Original Assignee
Kuka Deutschland Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuka Deutschland Gmbh filed Critical Kuka Deutschland Gmbh
Publication of WO2022017970A1 publication Critical patent/WO2022017970A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/08—Forming windings by laying conductors into or around core parts

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for attaching windings to a winding carrier, in particular to a stator of an electrical machine, with the features in the preamble of the independent claims.
  • the winding device has a compound slide with a winding tool consisting of a winding bar and a winding needle, the winding wire being fed to the winding tool as a single wire via a large deflection roller from an external supply device.
  • the invention solves this problem with the features in the main method and device claim.
  • the winding technique claimed i.e. the winding method and the winding apparatus, has several advantages. They enable windings to be attached to a winding carrier in a better, more precise and faster manner.
  • the handling device that holds and guides the winding tool can have four or more driven ones have movement axes. These can be rotational and/or translational movement axes in any combination.
  • the handling device is designed as an industrial robot, in particular as an articulated arm robot. For example, it has six rotary robot axes.
  • the handling device can have a multi-axis hand on which the winding tool is mounted. Such a hand can, for example, have two or three preferably rotationally driven movement axes.
  • the winding tool can be moved optimally, quickly and precisely relative to the winding support for the attachment of the windings.
  • the winding support can be, for example, a cylindrical stator of an electrical machine.
  • the winding carrier can in turn be moved relative to the handling device by means of a positioning device.
  • the positioning device can have one or more driven movement axes in a rotary and/or translatory design and in any combination of axes.
  • the handling device and the positioning device can be controlled together.
  • the common controller can be a robot controller, for example.
  • the winding technique can be designed to let the winding wire exit the winding tool with an adjustable force. Adjusting the force can, on the one hand, include keeping the force constant. On the other hand, a specific force can be set. This can also be kept constant. The winding device and the winding method can be designed accordingly for this.
  • the force there are various options for setting the force. On the one hand there is a force-free exit of the winding wire or an exit with a compressive force possible. However, the winding wire can also emerge with a tensile force. The latter means that an external force acts on the winding wire and pulls it out of the winding tool. This tensile force can be applied, for example, by the handling device during the movements of the winding tool. This allows the
  • the winding device can have the claimed handling device with four or more driven axes of movement. Attaching the winding wire with an adjustable tensile force is also possible with another handling device that has one or more driven movement axes.
  • a handling device can, for example, be designed as a compound slide in a previously known manner.
  • the winding wire can be conveyed depending on the movement speed of the handling device and the winding tool.
  • the supply device of the winding device can have a feed device with a controllable and optionally adjustable drive device for the winding wire.
  • the drive force and the drive speed, in particular the feed speed, of the drive device and of the wire feed can be controlled and preferably regulated.
  • the winding wire for example lacquered
  • the winding wire can be conveyed without being damaged by the winding tool guided by the handling device to the winding support. It can be at any point of the wire winding path Winding carrier individually for each individual wire, a wire feed force and a wire retraction force can be variably programmed.
  • the wire feed force and the wire retraction force can, for example, be between -30N and +30N or fluctuate around these values. In this way, damage to a coated, e.g. painted, winding wire can be avoided.
  • the winding wire can be advanced or pulled out of the winding needle with said adjustable force.
  • the feed device can compensate for acceleration peaks of the handling device in the wire winding direction.
  • a wire feed control can be designed in such a way that it is only active during the winding process and is controlled by the handling device.
  • the winding wire to be attached to the winding carrier to form the winding can be designed as a wire bundle made up of a plurality of individual wires.
  • the respective winding can be formed from one or more wire bundles. This winding formation is particularly fast, efficient and precise.
  • the winding device can have a wire guide that forms the wire bundle from a plurality of individual wires and delivers this to the winding tool for attaching the windings to the winding support.
  • Wire routing can, for example, bring together the individual wires, which were initially routed separately and at a distance, at a suitable point, e.g. at the connection or entry point on the winding tool or in the area of the supply device. If necessary, the wire guide can then continue to guide the bundle of wires to the delivery point on the winding tool.
  • the wire bundle can be configured in different ways and have a variable arrangement of the individual wires. It can, for example, have a single row of several individual wires arranged closely next to one another and optionally in mutual contact. Alternatively is one Single wire arrangement in several parallel rows, in a dense packing with a circular, oval or prismatic or other outline or otherwise possible.
  • the formation and handling of a wire bundle from a plurality of individual wires can be carried out in connection with one or both of the aforementioned aspects of the invention and with the winding technique claimed.
  • the formation and handling of said bundle of wires can also be carried out with any conventional winding technique, in particular with a handling device having one or more driven axes of movement.
  • the winding device can have a supply device for the winding wire, which includes a provision for the winding wire and a feed device with a controllable and optionally adjustable drive device for the winding wire.
  • the drive device promotes the winding wire. She can pull the winding wire out of the supply and push it to the winding tool and the delivery point there.
  • the drive device can be present in multiples.
  • the winding wire can generally be designed as a single wire or as a wire bundle made up of individual wires.
  • the one or more individual wires can each be in the form of bare or coated, e.g. lacquered, wires.
  • the wires are preferably made of electrically conductive material, in particular metal. If there are several individual wires, the feed device can be used for each
  • a drive device can also convey a wire bundle.
  • the supply device can have a guide device for the winding wire, which is arranged between the preferably stationary feed device and the winding tool.
  • the guide device can be flexible. It can also have a course that is curved at least in some areas. Due to the curved course, a form resistance can be formed, which is advantageous for detecting the wire force and for controlling and regulating the drive device and the wire feed.
  • the guiding device can be fixed at the ends. It can also have the function of a Bowden cable sleeve, at least in certain areas.
  • the guide device can also buffer the wire length and compensate for short-term fluctuations in the wire force and/or the speed of movement of the winding tool.
  • the drive device can be controlled and optionally regulated according to the movement speed of the handling device and the winding tool. This is the speed at which the exit and delivery point of the winding wire on the winding tool is moved along the winding carrier by the handling device.
  • the speed of movement can be represented by a robot speed, in particular by a relative speed of the tool center point (TCP) of the handling device, along the winding carrier, which is stationary, for example.
  • This speed can, for example, from the handling device to the controller of the drive device as a Default value for controlling or regulating the wire feed speed.
  • the drive device itself can recognize the required feed rate. This can affect the detection of an operational change in the required feed rate compared to a default value.
  • the default value can, for example, be reported by the handling device or its controller to the controller of the drive device.
  • the drive device can be controlled or regulated based on a predetermined wire force of the winding wire on the extension side.
  • the specified wire force can result, for example, from the aforementioned desired tensile force when the winding is attached to the winding carrier.
  • the drive device conveys, in particular pushes, the winding wire with a preferably controllable drive force, in particular feed force, and a controllable or controllable feed speed through the guide device and the winding tool. It can partially or completely compensate for the transport resistances existing in the guide device and on the winding tool, in particular frictional and form resistances, for the wire feed.
  • the drive force in particular the feed force, can be adapted to the varying transport resistances by means of the regulation.
  • the drive device can fully compensate for this, so that the winding wire emerges without force at the delivery point on the winding tool.
  • the drive device can only partially compensate for the transport resistances, so that the said adjustable tensile force acts on the winding wire at the delivery point on the winding tool.
  • An overcompensation of the transport resistances preferably does not take place. If several Drive devices are available for each individual wire, these can each be independently controlled, preferably regulated.
  • the feed device can have a detector for detecting said wire force. This can be used to control the drive device.
  • each drive device can be assigned its own detector for the wire force.
  • the drive device(s) has/have a control unit which is connected to the detector.
  • the wire force and its change can be recorded directly or indirectly, e.g. via a path, in particular a displacement or deflection of an element of a measuring device connected to the winding wire.
  • the detector can have a spring-loaded carriage and a measuring device for detecting the path and/or the position of the carriage during conveying operation.
  • the winding wire is preferably guided in a low-friction tubular or hose-like guide means.
  • the guide means can be fixed stationary on the movable carriage and at a distance therefrom and guided in an arc.
  • the carriage is moved by the drive force of the drive device against the spring force by a certain and e.g. predetermined distance from a starting position.
  • the spring force can represent the transport resistances acting on the winding wire on the conveying path to the exit point on the winding tool and possibly also a desired force of the winding wire at the exit point.
  • a pressure-regulated and double-acting pneumatic cylinder functioning as a calibratable pressure compensator is particularly advantageous. Fluctuating transport resistances can occur in the winding operation be compensated by controlling the drive force and tracking the carriage to the specified value of path and/or position.
  • the feed device can have one or more additional detectors for detecting a possible broken wire and/or a wire slip. These detectors can also be present in multiples and can each be assigned to a drive device, in particular connected upstream, and can be connected to its control unit.
  • the feed device and its controllable or regulatable drive device together with one or more detectors have independent inventive importance. They can also be used for other purposes and with other devices and tools, e.g. for feeding welding wire during welding or in the automated production of wire harnesses. It can be advantageous for the wire to exit a tool with an adjustable force, e.g. a compressive force.
  • the feed device can also be used for a pulling operation of a wire.
  • the winding tool has a needle carrier that is held and moved by the handling device.
  • the needle carrier preferably has an angled shape.
  • the winding tool also has a movable, in particular pivotable, winding needle and an adjusting device for moving and aligning it.
  • the winding needle can be arranged on one free end area of the needle carrier. This can be the angled short end of the cantilever.
  • the winding needle itself can be pivoted here or mounted on a pivoting part of the needle carrier. At the other end area, the needle carrier can be connected to the handling device, in particular to your hand.
  • the winding wire is conveyed along the winding tool.
  • this can be a Wire guide be present with one or more deflection.
  • This can, for example, be a guide channel with deflection rollers for guiding the exposed winding wire(s).
  • the wire guide can be formed by, for example, one or more hose-like or tube-like guides.
  • a deflection means can be designed as a hose bend, for example.
  • the wire guide and the one or more deflection means can be designed to guide an individual wire or a wire bundle.
  • the wire guide can also have an alignment device, with which a wire bundle is aligned, possibly rotated and guided when it is inserted into the winding needle.
  • the winding needle can have a needle body with an inner guide channel which is designed for guiding the winding wire in the form of a single wire or a wire bundle.
  • a corresponding entry opening can be present on a needle base.
  • the guide channel can change in the direction of a needle tip of the winding needle, if necessary, in particular it can narrow.
  • one or more freely rotatable guide rollers or a hardened and polished surface can be present at the exit opening there.
  • the winding needle may have a tapered needle tip. This can, for example, dip into a possibly undercut groove of the winding carrier and insert the winding wire here in the form of a single wire or a wire bundle.
  • the needle tip can be adapted to the shape of the winding wire.
  • a narrow bundle of wires, in particular made up of a single row or a double row of single wires, is particularly favorable for dipping into the slot. It allows for a narrow and elongated shape of the needle tip.
  • Figure 1 to 3 a winding device for attaching windings to a winding support in a perspective view, top view and side view,
  • FIG. 4 a winding tool and a winding carrier in a broken perspective sectional view
  • FIG. 5 a perspective view of a front end area of the winding tool with an alignment device
  • FIG. 6 a broken plan view of the winding tool
  • Figure 7 and 8 broken side views of the winding tool on both sides
  • FIG. 9 to 11 a winding tool in different front views and a perspective view
  • FIG. 12 a feed device with several feed drives
  • FIG. 13 a broken perspective detail view of a drive device with several detectors
  • Figure 14 a plan view of the drive device from Figure 13
  • Figure 15 a plan view of a variant of the drive device from Figure 13
  • Figure 16 to 19 a variant of the winding tool in different views and Figure 20 to 23: another variant of the feed device and the
  • the invention relates to a winding device (1) and a winding method for applying windings (3) made of winding wire (4) to a winding support (2).
  • the winding wire (4) comprises a wire bundle (13) made up of a number of individual wires (12) painted on the outside, for example, which are arranged next to one another in a single row or a double row with physical contact.
  • the winding wire (4) or the individual wires (12) consist of a suitable and current-conducting material, e.g. metal, in particular copper.
  • the winding wire (4) or individual wire (12) can have a single solid wire element. It can also be formed from several strands, e.g. in a laid or braided form.
  • FIG. 1 to 3 show the winding device (1) in a first variant in different views.
  • the winding device (1) comprises a supply device (5) for the winding wire (4), a handling device (9) and a winding tool (10) held by the handling device (9) and which is moved by the handling device (9) relative to a winding support (2nd ) is moved and guided.
  • the winding device (1) can also have a positioning device (14) for the winding support (2).
  • the winding support (2) is designed as a cylindrical stator of an electrical machine. Alternatively, it may have a different training and purpose.
  • FIG. 4 illustrates an exemplary embodiment of the winding carrier (2), which has a number of axial and possibly circumferential grooves (16) for accommodating the winding (3) made of the winding wire (4).
  • the winding (3) is indicated schematically.
  • the winding (3) can be in one piece or in several pieces. In particular, it can have several wire loops laid over the grooves (16).
  • the positioning device (14) can have one or more driven movement axes. It also has a clamping device (15) for receiving the winding support (2) in a precisely positioned and fixed manner. The movements of the positioning device (14) can be matched to the movements of the handling device (9).
  • the positioning device (14) can, for example, have three driven movement axes according to FIGS. It can align the winding carrier (2) with its central axis and its front opening lying, in particular horizontally, to the handling device (9) and to the winding tool (10), rotate it about the central axis and also tilt it about a transversely aligned florizontal axis with the front opening upwards.
  • the positioning device (14) and the handling device (9) can be controlled together.
  • a common controller (31) can be provided for this, for example. In the exemplary embodiments shown, this is a robot control of the goods handling device (9).
  • the material handling device (9) has four or more driven movement axes (30). These are shown schematically in FIG.
  • the handling device (9) is designed as an industrial robot, in particular an articulated-arm robot, which has six rotationally driven robot axes.
  • the robot is divided, for example, into a stationary base, a carousel that can be rotated around a flat axis, and one on the carousel via a horizontal robot axis pivoting arm and a boom at the free end of the arm that can be pivoted about another horizontal robot axis.
  • a preferably multi-axis hand (29) is arranged at the free end of the cantilever, which has, for example, three orthogonal driven movement axes.
  • the handling device (9) can have four, five or more than six driven movement axes or robot axes. This can also include a driving axle.
  • the winding tool (10) explained below is mounted on one end of the hand (29).
  • the hand (29) can rotate and tilt the wrapping tool (10).
  • the supply device (5) has a provision (6) and a feed device (7) for the winding wire (4).
  • a guide device (8) is arranged between the feed device (7) and the winding tool (10).
  • the provision (6) has several, e.g. six, storage containers (17), each with a pay-off hood (18) together with wire end detection for receiving and dispensing the stored winding wire (4).
  • the winding wire (4) is formed by several, e.g. six, individual wires (12), each of which is accommodated in a storage container (17).
  • the individual wires (12) are fed from the storage containers (17) to the feed device (7) by means of a wire feed (19).
  • the individual wires (12) can each be accommodated in a tube-like and flexible guide means (20). This is designed to be low-friction on the inside and has, for example, internally a liner made up of a large number of rolling elements.
  • the wire feed (19) can have, for example, a support beam for roughly central combining and supporting the six guide means (20) and individual wires (12).
  • the feed device (7) has its own controllable and regulatable drive device (21) for each individual wire (12), which is explained below.
  • the drive device (21) conveys the individual wire (12) preferably without slipping, for example in a clamping connection. She pulls him out of the ready (6) and pushes him through the guide device (8) and the winding tool (10).
  • the individual wire (12) leaves the guide means (20) in front of the drive device (21) and then enters a guide means (20) again.
  • the guide device (8) has a low-friction and flexible guide means (20) of the aforementioned type for each of the individual wires (12).
  • the hose-like guide means (20) is mounted at one end in the area of the feed device (7).
  • the other end can be mounted at another suitable location, for example at a connection (11') at the rear free end of the winding tool (10) (not shown).
  • the guide device (8) can, for example, have the multiple and round curve shown. It guides the individual wires (12) from the higher-lying feed device (7) with e.g. two approximately right-angled bends to the lower-lying and e.g. horizontally aligned winding tool (10).
  • the guide device (8) can also have a wire guide (11) with a guide tube, in which the individual wires (12) and guide means (20), which initially emerge individually from the feed device (7), are brought together and together up to the connection point (11') on the winding tool (10) be directed.
  • the guide tube which is aligned horizontally, for example, can be supported by a balancer (26).
  • the balancer (26) can optionally be driven in a controlled manner and connected to the controller (31). This relieves the web handling device (9) of the weight of the guide device (8) and the individual wires (12).
  • the aforementioned wire guide (11) is provided and designed to form a wire bundle (13) from several individual wires (12) and to deliver the wire bundle (13) to the winding tool (10) for the purpose of attaching windings (3) to the winding carrier (2 ).
  • the Wire Guide (11) is provided and designed to form a wire bundle (13) from several individual wires (12) and to deliver the wire bundle (13) to the winding tool (10) for the purpose of attaching windings (3) to the winding carrier (2 ).
  • (11) can have, for example, the aforementioned connection (11') on the winding tool (10), on which the preferably hose-like guide means (20) for the individual wires (12) are mounted.
  • the wire guide (11) can have a wire guide (39) on the winding tool (10).
  • the handling device (9) holds the winding tool (10) in a substantially horizontal orientation and moves it into the winding carrier (2) and along it in the axial direction and possibly in the circumferential direction.
  • the winding device (1) can also have a set-up device (27), indicated schematically in FIG.
  • the set-up device (27) can be arranged, for example, in front of the winding carrier (2) on the floor area or also on the positioning device (14) or at another point.
  • FIG. 4 to 11 illustrate the design of the winding tool (10).
  • the winding tool (9) has, for example, an L-shaped angled needle carrier (33) and a winding needle (32) pivotably mounted at its free end.
  • the winding needle (32) is mounted, for example, on a pivoting part (38') of the needle carrier (33).
  • the pivot axis (38) is shown in FIG.
  • the winding tool (10) has a controllably driven adjusting device (37) for driving and positioning the winding needle (32) or the pivoting part (38'). This can be connected to the controller (31).
  • the needle carrier (33) is divided into a longer straight carrier part (34) and a shorter carrier part (35) bent at an angle of 90° or less.
  • the straight carrier part (34) is connected at one free end to the hand (29) of the handling device (9).
  • the bent support part (35) and possibly the swiveling part (38') are located at the other free end.
  • a sensor (56) for example a laser sensor, can also be arranged here. This can be used, for example, to detect and, if necessary, measure the presence and/or alignment of a winding carrier (2), for collision protection or for other purposes.
  • Figures 4, 6 and 7 illustrate the aforementioned wire guide (39).
  • This includes, for example, a guide channel (36) and two freely rotatable deflection means (40) on the needle carrier (33).
  • the deflection means (40) are designed as deflection rollers with a grooved casing for receiving and guiding the wire bundle (13).
  • the wire guide (39) can also include an alignment device (41), which is arranged, for example, on the pivotable winding needle (32) and can be located, for example, in the region of the pivot axis (38).
  • Figure 5 illustrates the aligning device (41), which consists e.g.
  • the alignment device (41) can receive the wire bundle (13), if necessary rotate it in its alignment and then guide it into the winding needle (32). In the embodiments shown, the wire bundle (13) is rotated through 90°.
  • the adjusting device (37) has a controllable servomotor (37') at the end of the needle carrier (33) on the hand side and an adjusting means (37"), driven and deflected, for example in a rotating manner, for the rotary adjustment of the winding needle (32) or the pivoting part (38').
  • the adjusting means (37") is designed, for example, as a toothed belt. As Figure 6 shows in the top view and Figures 7 and 8 in two different side views, this can be done
  • the wire bundle (13) and the adjusting means (37") can be guided and deflected along different sides of the needle carrier (33). Due to the angled shape of the needle carrier (33), the winding needle (32) can be positioned particularly favorably on and, if necessary, in the respective grooves (16) of the winding support (2) are positioned and guided along.
  • the winding needle (32) consists of a needle body (42), which preferably has a conical shape. Has an enlarged needle base (43) at one end, which is connected to the pivot bearing and the pivot axis (38) or to the pivot part (38'). A conically tapered, narrow and elongated needle tip (44) is arranged at the other end. It can be adapted to the width of the grooves (16).
  • the inside of the needle body (42) has a longitudinal guide channel (45) in which the bundle of wires (13) is accommodated and guided.
  • the guide channel (45) has on the needle base (43) an inlet opening (47) that like.
  • FIG. 10 can have a shape that is initially widened and then narrowed in the direction of wire travel.
  • Figure 5 shows this training in a perspective view.
  • Freely rotatable guide rollers (46) can be arranged at the axial end regions of the outlet opening (48), which, if necessary, enable the wire to be deflected gently at the outlet point.
  • the needle tip (44) can have softly rounded, hardened and polished surfaces.
  • FIG 12 and 13 illustrate an embodiment of the feed device (7) and its several drive devices (21).
  • the feed device (7) has a controller (25) for the multiple drive devices (21).
  • the drive devices (21) have each like. Figure 13 and 14 a controllable and adjustable drive motor (21 '), in particular one electric servomotor and drive means (21") driven by it, e.g. drive rollers.
  • the drive rollers are arranged in pairs and clamp the respective exposed individual wire (12) between them and convey it with an adjustable drive force and speed.
  • the drive devices (21) can be individually and independently controlled and, if necessary, regulated.
  • the drive devices (21) each convey the individual wire (12) in the direction of the arrow to the winding tool (10) and into a further hose-like guide means (20) adjoining the drive devices (21).
  • the guide means (20) has a guide section (49) which describes an arc (50) of approximately 90° from the exit near the respective drive device (21).
  • the drive devices (21) are rigidly and stationarily mounted on a frame of the feed device.
  • the drive devices (21) can be controlled or regulated according to the movement speed of the flange handling device (9) and the winding tool (10).
  • the speed of movement of the web handling device (9) is represented, for example, by the speed of the TCP, which can be located, for example, at the discharge end of the winding tool (10). Movement speed may change. For example, it is higher on the axial grooves (16) than on the front or peripheral grooves of the winding support (2).
  • the speed values are reported, for example, by the controller (31) to the controller (25) of the feed device (7).
  • the drive device (21) itself can detect a required advance speed of the winding wire (4) and/or an operational change in the required advance speed compared to a default value.
  • the winding device (1) attaches the winding wire (4) to the winding carrier (2) with an adjustable force, in particular tensile force (F).
  • the winding wire (4) or the wire bundle (13) is constantly kept under tension and is thereby placed firmly and tightly on the winding carrier (2) and wound.
  • the drive devices (21) are controlled or regulated with their drive force to a predetermined wire force of the winding wire (4) on the extension side. You push the winding wire (4) or the respective individual wire (12) with this wire force into the guide means (20) and into the guide device (8).
  • the transport resistances, in particular frictional resistances and form resistances due to bends etc., in the guide means (20) and in the guide device (8) are partially compensated for by the driving force and wire force.
  • the winding wire (4) or the wire bundle (13) is thereby pulled out at the exit point on the winding tool (10) with a force applied by the handling device (9) and is kept under tension or under tension during the formation of the winding on the winding carrier (2).
  • the transport resistances can change depending on the movements of the winding tool (10), which can lead to changes in the specified wire force.
  • the feed device (7) has a detector (24) for detecting the wire force on the feed-out side.
  • Each drive device (21) can be assigned its own detector (24). It can be arranged behind the drive means (21") in the conveying direction marked by the arrow. After the drive means (21"), the exposed individual wire (12) is received in a frame-fixed guide sleeve of the drive device (21) and passes from there to the detector ( 24) off.
  • the driving force of each driving device (21) can be regulated individually according to the detected wire force.
  • FIGS. 12, 13 and 14 illustrate, by way of example, a structural design option for the detector (24).
  • the detector (24) comprises, for example, a carriage (24') loaded with a spring (55) with a laterally protruding holder on which the guide means (20) of the guide device (8) is mounted with a fixation (52).
  • the guide means (20) forms the guide section (49) with the curve (50) pointing downwards, for example.
  • the guide means (20) is mounted with a frame-fixed fixation (51) on the frame of the feed device (7).
  • the flexible arch (50) with the individual wire (12) lying inside can move and change its arch shape.
  • the carriage (24') is pressed by the relatively weakly designed spring (55) against a stop (54) in the opposite direction to the conveying direction.
  • a pneumatic cylinder can also be used instead of a spring.
  • a measuring device (24") records the position and movement of the carriage (24') and the fixation (52) of the guide means (20).
  • the carriage (24') is driven by the drive device (21) through the individual wire (12 ) acting driving force, the wire friction and the form resistance of the sheet (50) are moved away from the stop (54) into a central position. In this position, for example, the transport resistance of each guide wire (12) can be compensated in the guide device (8).
  • the driving force can then be reduced by a specified value in order to generate the desired tensile force (F) on the delivery side of the winding tool (10).
  • the reduction in force is reflected in a slide displacement, which in turn can be recorded by the measuring device (24") and used as a reference.
  • the measuring device (24") can be designed, for example, as a distance meter on a wedge track on the carriage (24'), the axial movements of the wedge track leading to a detectable change in distance.
  • FIG. 15 shows a first variant of the drive device (21) and the
  • Detector (24) which are arranged together on a carriage (24 ').
  • the carriage (24') is pressed against a stop (54) against the conveying direction by a spring (55) or a pneumatic cylinder.
  • the single wire (12) emerges freely from the drive device (21) to the outside.
  • a guide section (49) with a bend (50) is missing in this case.
  • the individual wire (12) is first received in a guide means (20) at the wire guide (11).
  • the winding device (1) in particular the feed device (7), can have one or more further detectors (22, 23). These can each be assigned to a drive device (21), in particular upstream in the conveying direction.
  • a detector (22) detects, for example, a possible wire break in the exposed winding wire (4) or individual wire (12).
  • Another detector (23) can a possible Detect wire slippage of the winding wire (4) or individual wire (12).
  • the detectors (22,23,24) are connected to the controller (25).
  • FIG 16 to 19 show a variant of the winding tool (10) in different views.
  • the needle carrier (33) has the angled shape described above and has a straight carrier part (34) and a bent carrier part (35) with the end pivot part (38'), the pivot axis (38) and the winding needle (32).
  • the wire guide (11) and its wire guide (39) differ from the embodiment described above.
  • the wire guide (39) has hose-like guide parts, each of which surrounds and guides an individual wire (12). They are accommodated and held next to one another in a parallel position in the guide channel (36).
  • the guide means (20) coming out of the guide device (8) with their individual wires (12) can be fixed to the connection (1), e.g. clamped, and continue to form the conducting parts of the wire guide means (39).
  • the wire bundle (13) comprises ten individual wires (12) in two double rows, for example.
  • the deflection means (40) is formed by a free bend in the wire guide means (39) between the end of the guide channel (36) and the entry point into the winding needle (32).
  • the individual wires (12) can be guided on the needle carrier (33) up to the winding needle (32) in the hose-like or tube-like guide part.
  • the conducting parts of the wire guide (39) can be clamped at the point of entry, with a clamping device (32') being able to be arranged on the pivot part (38') or on the winding needle (32) and preferably close to the pivot axis (38).
  • the deflection means (40) formed by the sheet guide allows the individual wires (12) to be rotated at 90° to their position in the guide channel (36). be rotated. As a result, they already have the configuration on the winding needle (32) with which they emerge from the winding needle (32) as a wire bundle (13).
  • the alignment device (41) from the first embodiment is not required.
  • FIG 20 to 23 illustrate a further variant of the feed device (7) and its drive devices (21) and the guide device (8). It is used, for example, together with the winding tool (10) from Figures 16 to 19.
  • the wire guide (11) is designed as a flexible hose in which the individual wires (12) and guide means (20) are brought together on the input side and then guided further together to the connection (11').
  • the flexible hose is present instead of the guide tube in the first embodiment and is held by the balancer (26).
  • the drive devices (21) with drive motor (21') and drive means (21") are designed as in the first embodiment and are fixed to the frame.
  • the detectors (22, 23) for wire breakage and wire slip are connected upstream in the conveying direction.
  • the detector (24) for the wire force is designed differently than in the first embodiment. Proves a carriage (24 ') with the Fixation (52) for the guide section (49) of the respective guide means (20) and is movably guided along the conveying direction.
  • the carriage (24') is connected to the piston rod end of a pneumatic cylinder (55) fixed to the frame.
  • the measuring device (24") is assigned to the pneumatic cylinder (55) and measures the extension path of the piston rod.
  • the carriage (24') and the fixation (52) are at a greater distance from the drive device (21) in the conveying direction than in the other exemplary embodiments.
  • the individual wire (12) is guided circumferentially in a length-variable guide means (20') between the carriage (24') and the frame-fixed exit point on the drive device (21).
  • the guide means (20') is formed, for example, by telescopic sleeves. It can follow the movements of the carriage and always enclose the individual wire (12).
  • the guide means (20') is held at the exit point of the drive device (21) with a fixation (53), e.g. a clamp.
  • the pneumatic cylinder (55) is designed as a pressure-controlled, double-acting cylinder. It positions the carriage (24') in a default position. The pneumatic cylinder (55) assumes a predetermined extended position with its piston rod.
  • the drive device (21) itself recognizes the required feed speed of the winding wire (4) and/or a change in the required feed speed caused by movements of the winding tool (10) compared to a default value of the feed speed or drive speed of the drive device (21).
  • the default value can come from the controller (31) of the handling device (9).
  • This detection can be realized with the help of the measuring device (24") on the pneumatic cylinder (55).
  • the control tries to Always hold the pneumatic cylinder (55) in the specified extended position.
  • the handling device (9) starts moving, the pneumatic cylinder (55) is pushed together.
  • the drive device (21) immediately readjusts the drive force and/or the drive speed in order to bring the pneumatic cylinder (55) back to the specified extended position.
  • the pneumatic cylinder (55) has a compressed air connection with a control valve (57), in particular a proportional valve, for an extension pressure on its end area pointing towards the drive motor (21') and a connection for a manual pressure transmitter (58), e.g. a hand manometer, on the other end area. for a counter-pressure.
  • a control valve 57
  • a manual pressure transmitter 58
  • the ejection pressure in the cylinder acts in the ejection direction or in the conveying direction of the winding wire (4), in particular the individual wire (12).
  • the back pressure acts in the opposite direction.
  • the pneumatic cylinder (55), together with the guide means (20') and the increased distance between the carriage (24') and the drive device (21), has a buffering function for the winding wire (4), in particular the respective individual wire (12).
  • this change in force or wire shortening can result in an evasive movement of the carriage (24') and a corresponding change in shape of the guide section (49) and the bend (50 ) are buffered.
  • This buffering option means that changes in wire force and wire length can be reacted to more quickly than with readjustment of the drive force and feed rate of the drive device (21).
  • a central support means for one part of the telescoping guide means (20) can also be arranged on the carriage (24').
  • the pneumatic cylinder (55) makes it particularly easy to calibrate and set the force (F) with which the winding wire (4) emerges from the winding tool (10).
  • the force (F) can be adjusted according to level and constancy.
  • the double-acting pneumatic cylinder (55) can be used as a calibratable pressure compensator by adjusting the cylinder pressures acting on both sides of the piston.
  • the said counter-pressure is built up with the manual pressure sensor (58), which represents the transport and frictional resistances acting in the guide means (20, 20') and in the wire guide (11) up to the exit point on the winding tool (10) while standing.
  • the counter-pressure pushes the cylinder piston and the carriage (24') against the extension direction of the pneumatic cylinder (55) into a starting or stop position. This is shown in FIG. 23, for example, as a dashed line.
  • the switched-on drive device (21) moves the carriage (24') by a specified distance which is recorded by the measuring device (24") Q
  • Figure 23 shows the specified path or position with solid lines.
  • the back pressure in the cylinder influenced by the manual pressure transmitter (58) and the drive force of the drive device (21) are adjusted while maintaining the specified and recorded path in such a way that the winding wire (4) on the winding tool (10) is pulled with a force (F) of zero exit.
  • a desired force (F), in particular tensile force, is to be set, the driving force of the driving device (21) is reduced accordingly.
  • the adjustment valve (57) can then be used to set the extension pressure on the other side of the cylinder, which supports the power-reduced drive device (21).
  • the extension pressure represents the desired force (F), with the carriage (24') assuming the specified path or the corresponding specified position.
  • the cylinder pressures on both sides, the driving force and the force (F) are balanced.
  • the magnitude of the force (F) acting on the winding wire (4) at the exit point on the winding tool (10) can be measured in a suitable manner, e.g. using a tension balance.
  • corresponding cylinder pressures can be measured at the control valve (57) and recorded in a table. They can be used by the controller of the drive device (21) as adjustable default values. Fluctuations in the transport resistances that occur during operation of the winding device (1) are compensated for and corrected via the measured path or change in position of the carriage (24') and the drive force of the drive device (21).
  • the spring force required to compensate for the transport resistances when stationary can be determined empirically.
  • the setting of the force (F) at said exit point can also be done by selecting an empirically determined spring force, for example.
  • Other adjustments to the force (F) can be made by changing the spring or the one-sided pneumatic cylinder or by changing and adapting the detected and specified travel or position value of the carriage (24').
  • the winding wire (4) can consist of a single wire (12) instead of the wire bundle (13). In this case there is only one drive device (21) with one or more associated detectors (22, 23, 24). Only the individual wire (12) emerges at the delivery point of the correspondingly adapted winding tool (10).
  • the guide (11) can already form a wire bundle (13) made up of several individual wires (12) in the area of the supply device (5).
  • the feed device (7) can have a single drive device (21) together with detectors (22, 23, 24), which drives the bundle of wires (13) in a suitable manner.
  • the detector (24) for the wire force can, for example, alternatively be formed by three or more rollers over which the winding wire (4) is guided in single wire or bundle form in an omega-shaped loop.
  • a spring-loaded, deflectable deflection roller that is acted upon by a measuring device is present at the buckle bulge.
  • a change in the wire force is reflected in a change in the position of this deflection roller, which can be measured accordingly.
  • the carriage (24') is designed as a linear displacement unit.
  • the slide (24') can have different kinematics. It can be designed as a pivoting unit, for example.
  • the detector (24) can have a plurality of offset deflection rollers for an omega-like deflection of the running individual wire (12).
  • a middle deflection roller arranged at the zenith of the omega deflection can be designed as a radially movable measuring roller, which changes its position accordingly when the wire force changes. This change in position or path can be recorded and evaluated to detect the wire force.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung (1) und ein Verfahren zum Anbringen von Wicklungen (3) aus Wicklungsdraht (4) an einem Wicklungsträger (2), wobei die Wickelvorrichtung (1) eine Versorgungseinrichtung (5) für Wicklungsdraht (4), ein Wickelwerkzeug (10) und eine mehrachsige Handhabungseinrichtung (9) zum Führen des Wickelwerkzeugs (10) aufweist. Die Handhabungseinrichtung (9) weist vier oder mehr angetriebene Bewegungsachsen (30) auf. Der Wicklungsdraht (4) kann mit einer einstellbaren Zugkraft am Wicklungsträger (2) angebracht werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Anbringen von Wicklungen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anbringen von Wicklungen an einem Wicklungsträger, insbesondere an einem Stator einer elektrischen Maschine, mit den Merkmalen im Oberbegriff der selbstständigen Ansprüche.
Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der EP 1 990 899 B1 bekannt. Die Wickelvorrichtung weist einen Kreuzschlitten mit einem aus Wickelstange und einer Wickelnadel bestehendes Wickelwerkzeug auf, wobei der Wicklungsdraht als Einzeldraht dem Wickelwerkzeug über eine große Umlenkrolle von einer externen Versorgungseinrichtung zugeführt wird.
Entsprechende Wickelverfahren und -Vorrichtungen sind aus der EP 0652 628 B1 und DE 102014006406 B4 bekannt. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wickeltechnik aufzuzeigen, mit der Wicklungen effizienter und mit besserer Qualität an einem Wicklungsträger angebracht werden können.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruch. Die beanspruchte Wicklungstechnik, d.h. das Wickelverfahren und die Wickelvorrichtung, haben verschiedene Vorteile. Sie ermöglichen eine bessere und präzisere sowie schnellere Anbringung von Wicklungen an einem Wicklungsträger.
Nach einem ersten Erfindungsaspekt kann die Handhabungseinrichtung, die das Wickelwerkzeug hält und führt, vier oder mehr angetriebene Bewegungsachsen aufweisen. Diese können rotatorische und/oder translatorische Bewegungsachsen in beliebiger Kombination sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Handhabungseinrichtung als Industrieroboter, insbesondere als Gelenkarm roboter, ausgebildet. Sie hat z.B. sechs rotatorische Roboterachsen. Die Handhabungseinrichtung kann eine mehrachsige Hand aufweisen, an der das Wickelwerkzeug montiert ist. Eine solche Hand kann z.B. zwei oder drei bevorzugt rotatorische angetriebene Bewegungsachsen haben. Durch die beanspruchte Handhabungseinrichtung kann das Wickelwerkzeug optimal, schnell und exakt relativ zum Wicklungsträger für das Anbringen der Wicklungen bewegt werden.
Der Wicklungsträger kann z.B. ein zylindrischer Stator einer elektrischen Maschine sein. Der Wicklungsträger kann seinerseits mittels einer Positioniervorrichtung relativ zur Handhabungseinrichtung bewegt werden. Die Positioniervorrichtung kann eine oder mehrere angetriebene Bewegungsachsen in rotatorischer und/oder translatorische Ausbildung und in beliebiger Achsenkombination aufweisen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Handhabungseinrichtung und die Positioniervorrichtung gemeinsam gesteuert werden. Die gemeinsame Steuerung kann z.B. eine Robotersteuerung sein.
In einem weiteren eigenständigen Erfindungsaspekt kann die Wickeltechnik dazu ausgebildet sein, den Wicklungsdraht mit einer einstellbaren Kraft am Wickelwerkzeug austreten zu lassen. Das Einstellen der Kraft kann einerseits ein Konstanthalten der Kraft umfassen. Andererseits kann eine bestimmte Kraft eingestellt werden. Diese kann auch konstant gehalten werden. Die Wickelvorrichtung und das Wickelverfahren können hierfür entsprechend ausgebildet sein.
Für die Krafteinstellung gibt es verschiedene Möglichkeiten. Einerseits ist ein kraftfreier Austritt des Wicklungsdrahts oder ein Austritt mit einer Druckkraft möglich. Der Wicklungsdraht kann aber auch mit einer Zugkraft austreten. Letzteres bedeutet, dass eine externe Kraft auf den Wicklungsdraht einwirkt und diesen aus dem Wickelwerkzeug herauszieht. Diese Zugkraft kann z.B. von der Handhabungseinrichtung bei den Bewegungen des Wickelwerkzeugs aufgebracht werden. Dies ermöglicht es, den
Wicklungsdraht mit einer Zugkraft und damit straff am Wicklungsträger anzubringen. Der am Wickelwerkzeug austretende Wicklungsdraht kann ständig unter Zug gehalten werden trotz unterschiedlich gerichteter und unterschiedlich schneller Bewegungen der Handhabungseinrichtung. Die Wickelvorrichtung kann dabei die beanspruchte Handhabungseinrichtung mit vier oder mehr angetriebenen Bewegungsachsen aufweisen. Das Anbringen des Wicklungsdrahts mit einer einstellbaren Zugkraft ist auch mit einer anderen Handhabungseinrichtung möglich, die eine oder mehrere angetriebene Bewegungsachsen aufweist. Eine solche Handhabungseinrichtung kann z.B. in vorbekannter Weise als Kreuzschlitten ausgebildet sein.
Der Wicklungsdraht kann in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit der Handhabungseinrichtung und des Wickelwerkzeugs gefördert werden. Die Versorgungseinrichtung der Wickelvorrichtung kann zu diesen Zwecken eine Vorschubeinrichtung mit einer steuerbaren und ggf. regelbaren Antriebseinrichtung für den Wicklungsdraht aufweisen. Die Antriebskraft und die Antriebsgeschwindigkeit, insbesondere Vorschubgeschwindigkeit, der Antriebseinrichtung und des Drahtvorschubs können gesteuert und bevorzugt geregelt werden.
Mittels der Vorschubeinrichtung und ihrer Antriebseinrichtung kann der z.B. lackierte Wicklungsdraht ohne Beschädigungen durch das von der Handhabungseinrichtung geführte Wickelwerkzeug zum Wicklungsträger gefördert werden. Dabei kann an jedem Punkt des Drahtwickelpfades am Wicklungsträger individuell für jeden Einzeldraht eine Drahtvorschubkraft sowie eine Drahtrückzugkraft variabel programmierbar eingestellt werden.
Die Drahtvorschubkraft und die Drahtrückzugkraft können z.B. zwischen - 30N bis +30N liegen oder um diese Werte schwanken. Hierdurch lassen sich Beschädigungen eines ummantelten, z.B. lackierten, Wicklungsdrahts vermeiden. Der Wicklungsdraht kann mit der besagten einstellbaren Kraft aus der Wickelnadel vorgeschoben oder gezogen werden. Zusätzlich kann die Vorschubeinrichtung Beschleunigungsspitzen der Handhabungseinrichtung in Drahtwickelrichtung ausgleichen. Eine Drahtvorschubregelung kann derart ausgelegt sein, dass sie nur während des Wickelvorganges aktiv ist und von der Handhabungseinrichtung angesteuert wird.
In einem weiteren selbstständigen Erfindungsaspekt kann der zur Wicklungsbildung am Wicklungsträger anzubringende Wicklungsdraht als Drahtbündel aus mehreren Einzeldrähten ausgebildet werden. Die jeweilige Wicklung kann aus einem oder mehreren Drahtbündeln gebildet werden. Diese Wicklungsbildung ist besonders schnell, effizient und präzise.
Die Wickelvorrichtung kann eine Drahtführung aufweisen, die aus mehreren Einzeldrähten das Drahtbündel bildet und dieses am Wickelwerkzeug abgibt für das Anbringen der Wicklungen am Wicklungsträger. Die Drahtführung kann z.B. die Zusammenführung der zunächst getrennt und distanziert geführten Einzeldrähte an geeigneter Stelle bewirken, z.B. an der Anschluss oder Eintrittsstelle am Wickelwerkzeug oder im Bereich der Versorgungseinrichtung. Die Drahtführung kann das Drahtbündel dann ggf. weiter bis zur Abgabestelle am Wickelwerkzeug führen.
Das Drahtbündel kann in unterschiedlicher Weise konfiguriert sein und eine variable Anordnung der Einzeldrähte aufweisen. Es kann z.B. eine Einzelreihe von mehreren dicht und ggf. im gegenseitigen Kontakt nebeneinander angeordneten Einzeldrähten haben. Alternativ ist eine Einzeldrahtanordnung in mehreren parallelen Reihen, in einer dichten Packung mit einem kreisförmigen, ovalen oder prismatischen oder sonstigen Umriss oder in anderer Weise möglich.
Die Bildung und Handhabung eines Drahtbündels aus mehreren Einzeldrähten kann in Verbindung mit einem oder beiden vorgenannten Erfindungsaspekten und mit der beanspruchten Wickeltechnik erfolgen. Die Bildung und Handhabung des besagten Drahtbündels kann auch mit einer beliebigen konventionellen Wickeltechnik erfolgen, insbesondere mit einer Handhabungseinrichtung, die eine oder mehrere angetriebene Bewegungsachsen hat.
Die Wickelvorrichtung kann eine Versorgungseinrichtung für Wicklungsdraht aufweisen, welche eine Bereitstellung für den Wicklungsdraht und eine Vorschubeinrichtung mit einer steuerbaren und ggf. regelbaren Antriebseinrichtung für den Wicklungsdraht umfasst. Die Antriebseinrichtung fördert den Wicklungsdraht. Sie kann den Wicklungsdraht aus der Bereitstellung ziehen und zum Wickelwerkzeug und der dortigen Abgabestelle schieben. Die Antriebseinrichtung kann mehrfach vorhanden sein.
Der Wicklungsdraht kann bei allen Ausgestaltungen des Wickelverfahrens und der Wickelvorrichtung sowie ihrer Komponenten generell als einzelner Draht oder als Drahtbündel aus Einzeldrähten ausgebildet sein. Die ein oder mehreren Einzeldrähte können jeweils als nackte oder als ummantelte, z.B. lackierte, Drähte ausgebildet sein. Die Drähte bestehen bevorzugt aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere Metall. Bei mehreren Einzeldrähten kann die Vorschubeinrichtung für jeden
Einzeldraht eine eigene steuerbare und ggf. regelbare Antriebseinrichtung aufweisen, die den Einzeldraht fördert. Bei entsprechender Ausbildung kann eine Antriebseinrichtung auch ein Drahtbündel fördern. Die Versorgungseinrichtung kann eine Führungseinrichtung für den Wicklungsdraht aufweisen, die zwischen der bevorzugt stationären Vorschubeinrichtung und dem Wickelwerkzeug angeordnet ist. Die Führungseinrichtung kann biegeelastisch sein. Sie kann auch einen zumindest bereichsweise gebogenen Verlauf haben. Durch den gebogenen Verlauf kann ein Formwiderstand gebildet werden, der zur Detektion der Drahtkraft und zur Steuerung sowie Regelung der Antriebseinrichtung und des Drahtvorschubs von Vorteil ist. Die Führungseinrichtung kann an den Enden fixiert sein. Sie kann zumindest bereichsweise auch die Funktion einer Bowdenzughülle haben. Die Führungseinrichtung kann außerdem Drahtlänge puffern und kurzzeitige Schwankungen in der Drahtkraft und/oder der Bewegungsgeschwindigkeit des Wickelwerkzeugs ausgleichen.
Die Führungseinrichtung kann den Bewegungen des Wickelwerkzeugs folgen. Sie kann reibungsarm ausgebildet sein. Die Führungseinrichtung kann z.B. schlauchartig oder rohrartig ausgebildet sein und innenseitig den Wicklungsdraht aufnehmen. Zur Reibungsminderung können interne sog. Liner in Form von Rollelementen oder Gleitelementen vorhanden sein. Die Führungseinrichtung kann durch einen Balancer gestützt werden.
Die Antriebseinrichtung kann nach der Bewegungsgeschwindigkeit der Handhabungseinrichtung und des Wickelwerkzeugs gesteuert und ggf. geregelt sein. Dies ist die Geschwindigkeit, mit der die Austritts- und Abgabestelle des Wickeldrahts am Wickelwerkzeug von der Handhabungseinrichtung am Wicklungsträger entlang bewegt wird.
Die Bewegungsgeschwindigkeit kann durch eine Robotergeschwindigkeit, insbesondere durch eine Relativgeschwindigkeit des Tool-Center-Points (TCP) der Handhabungseinrichtung, entlang des z.B. dabei stationären Wicklungsträgers repräsentiert werden. Diese Geschwindigkeit kann z.B. von der Handhabungseinrichtung an die Steuerung der Antriebseinrichtung als Vorgabewert für die Steuerung oder Regelung der Drahtvorschubgeschwindigkeit gemeldet werden.
In einer anderen Ausführung kann die Antriebseinrichtung selbst die benötigte Vorschubgeschwindigkeit erkennen. Dies kann die Erkennung einer betriebsbedingten Änderung der benötigten Vorschubgeschwindigkeit gegenüber einem Vorgabewert betreffen. Der Vorgabewert kann z.B. von der Handhabungseinrichtung bzw. deren Steuerung an die Steuerung der Antriebseinrichtung gemeldet werden.
Die Antriebseinrichtung kann auf eine ausschubseitige vorgegebene Drahtkraft des Wicklungsdrahts gesteuert oder geregelt werden. Die vorgegebene Drahtkraft kann z.B. aus der vorgenannten gewünschten Zugkraft beim Anbringen der Wicklung am Wicklungsträger resultieren.
Die Antriebseinrichtung fördert, insbesondere schiebt, den Wicklungsdraht mit einer bevorzugt regelbaren Antriebskraft, insbesondere Vorschubkraft, und einer Steuer- oder regelbaren Vorschubgeschwindigkeit durch die Führungseinrichtung und das Wickelwerkzeug. Sie kann die in der Führungseinrichtung und am Wickelwerkzeug bestehenden Transportwiderstände, insbesondere Reib- und Formwiderstände, für den Drahtvorschub teilweise oder vollständig kompensieren.
Beim Wickelprozess verändern sich die Transportwiderstände durch die Bewegungen des Wickelwerkzeugs. Durch die Regelung kann die Antriebskraft, insbesondere Vorschubkraft, an die variierenden Transportwiderstände angepasst werden. Die Antriebseinrichtung kann diese vollständig kompensieren, so dass der Wickeldraht kraftfrei an der Abgabestelle am Wickelwerkzeug austritt. Die Antriebseinrichtung kann in einer Variante die Transportwiderstände nur teilweise kompensieren, so dass an der Abgabestelle am Wickelwerkzeug die besagte einstellbare Zugkraft auf den Wicklungsdraht wirkt. Eine Überkompensation der Transportwiderstände findet vorzugsweise nicht statt. Wenn mehrere Antriebseinrichtungen für jeweils einen Einzeldraht vorhanden sind, können diese jeweils eigenständig gesteuert, bevorzugt geregelt werden.
Die Vorschubeinrichtung kann einen Detektor für die Erfassung der besagten Drahtkraft aufweisen. Dieser kann zur Regelung der Antriebseinrichtung eingesetzt werden. Bei der Förderung von Einzeldrähten mit einer entsprechenden Zahl von Antriebseinrichtungen kann jeder Antriebseinrichtung ein eigener Detektor für die Drahtkraft zugeordnet werden. Die Antriebseinrichtung(en) hat/haben eine Steuereinheit, die mit dem Detektor verbunden ist.
Für den Detektor gibt es verschiedene konstruktive und funktionale Gestaltungsmöglichkeiten. Die Drahtkraft und ihre Änderung können direkt oder mittelbar erfasst werden, z.B. über einen Weg, insbesondere eine Verschiebung oder Auslenkung eines mit dem Wicklungsdraht verbundenen Elements einer Messeinrichtung.
Der Detektor kann einen federbelasteten Schlitten und eine Messeinrichtung für die Erfassung des Wegs und/oder der Position des Schlittens im Förderbetrieb aufweisen. Der Wicklungsdraht ist bevorzugt in einem reibungsarmen rohr- oder schlauchartigen Führungsmittel geführt. Das Führungsmittel kann am beweglichen Schlitten und mit Distanz hierzu stationär fixiert und in einem Bogen geführt sein. Der Schlitten wird durch die Antriebskraft der Antriebseinrichtung gegen die Federkraft um einen bestimmten und z.B. vorgegebenen Weg aus einer Ausgangsstellung verschoben.
Die Federkraft kann die auf den Wicklungsdraht auf dem Förderweg bis zur Austrittsstelle am Wickelwerkzeug einwirkenden Transportwiderstände und ggf. auch eine gewünschte Kraft des Wicklungsdrahts an der Austrittsstelle repräsentieren. Ein als kalibrierbare Druckwaage fungierender druckgeregelter und doppelt wirkender Pneumatikzylinder ist besonders vorteilhaft. Schwankende Transportwiderstände können im Wickelbetrieb durch Regelung der Antriebskraft und Nachführen des Schlittens auf den Vorgabewert von Weg und/oder Position kompensiert werden.
Die Vorschubeinrichtung kann ein oder mehrere weitere Detektoren für die Erfassung eines evtl. Drahtbruchs und/oder eines Drahtschlupfs aufweisen. Diese Detektoren können ebenfalls mehrfach vorhanden und jeweils einer Antriebseinrichtung zugeordnet, insbesondere vorgeschaltet, sein sowie mit deren Steuereinheit verbunden sein.
Die Vorschubeinrichtung und ihre steuerbare oder regelbare Antriebseinrichtung nebst ein oder mehreren Detektoren haben eigenständige erfinderische Bedeutung. Sie können auch zu anderen Zwecken und bei anderen Einrichtungen sowie Werkzeugen eingesetzt werden, z.B. zum Schweißdrahtvorschub beim Schweißen oder bei der automatierten Herstellung von Kabelbäumen. Ein Austritt des Drahts an einem Werkzeug mit einer einstellbaren Kraft, z.B. einer Druckkraft, kann hierfür von Vorteil sein. Die Vorschubeinrichtung kann auch für einen Zugförderbetrieb eines Drahts eingesetzt werden.
Das Wickelwerkzeug weist einen Nadelträger auf, der von der Handhabungseinrichtung gehalten und bewegt wird. Der Nadelträger hat vorzugsweise eine abgewinkelte Form. Das Wickelwerkzeug weist ferner eine bewegliche, insbesondere schwenkbare Wickelnadel und eine Stelleinrichtung für deren Bewegung und Ausrichtung auf. Die Wickelnadel kann am einen, freien Endbereich des Nadelträgers angeordnet sein. Dies kann das abgewinkelte kurze Ende des Nadelträgers sein. Die Wickelnadel kann hier selbst schwenkbar gelagert sein oder an einem Schwenkteil des Nadelträgers montiert sein. Am anderen Endbereich kann der Nadelträger mit der Handhabungseinrichtung, insbesondere mit ihrer Hand, verbunden sein.
Der Wicklungsdraht wird am Wickelwerkzeug entlang gefördert. Am Nadelträger, insbesondere an seinem Trägerteil, kann hierfür ein Drahtleitmittel mit ein oder mehreren Umlenkmitteln vorhanden sein. Dies kann z.B. ein Führungskanal mit Umlenkrollen für eine Führung des oder der offen liegenden Wickeldrähte sein. In einer anderen Ausführung kann das Drahtleitmittel von z.B. ein oder mehreren schlauch- oder rohrartigen Leitmitteln gebildet werden. Ein Umlenkmittel kann z.B. von als Schlauchbiegung gestaltet sein. Das Drahtleitmittel und die ein oder mehreren Umlenkmittel können zum Führen eines Einzeldrahts oder eines Drahtbündels ausgebildet sein. Das Drahtleitmittel kann außerdem eine Ausrichtvorrichtung aufweisen, mit der ein Drahtbündel bei der Einführung in die Wickelnadel ausgerichtet, ggf. gedreht und geführt wird.
Die Wickelnadel kann einen Nadelkörper mit einem inneren Führungskanal aufweisen, der für die Führung des Wicklungsdrahts in Form eines einzelnen Drahts oder eines Drahtbündels ausgebildet ist. An einer Nadelbasis kann eine entsprechende Eintrittsöffnung vorhanden sein. Der Führungskanal kann sich in Richtung zu einer Nadelspitze der Wickelnadel ggf. verändern, insbesondere verjüngen. Für den weichen und reibungsarmen Austritt des Wicklungsdrahts, insbesondere eines Drahtbündels, an der Nadelspitze können an der dortigen Austrittsöffnung ein oder mehrere frei drehbare Führungsrollen oder eine gehärtete und polierte Oberfläche vorhanden sein.
Die Wickelnadel kann eine verjüngte Nadelspitze aufweisen. Diese kann z.B. in eine ggf. hinterschnittene Nut des Wicklungsträgers eintauchen und hier den Wicklungsdraht in Form eines einzelnen Drahts oder eines Drahtbündels einlegen. Die Nadelspitze kann an die Form des Wicklungsdrahts angepasst sein. Ein schmales Drahtbündel, insbesondere aus einer Einzelreihe oder einer Doppelreihe von Einzeldrähten, ist besonders günstig für ein Eintauchen in die Nut. Es ermöglicht eine schmale und längliche Form der Nadelspitze.
Die vorgenannten eigenständigen Erfindungsaspekte können einzeln und unabhängig voneinander benutzt werden. Sie können auch in einer beliebigen Kombination von einzelnen oder allen Erfindungsaspekten gemeinsam benutzt werden.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
Figur 1 bis 3: eine Wickelvorrichtung zum Anbringen von Wicklungen an einem Wicklungsträger in perspektivischer Ansicht, Draufsicht und Seitenansicht,
Figur 4: ein Wickelwerkzeug und einen Wicklungsträger in einer angebrochenen perspektivischen Schnittansicht,
Figur 5: eine perspektivische Ansicht eines vorderen Endbereichs des Wickelwerkzeugs mit einer Ausrichtvorrichtung, Figur 6: eine abgebrochene Draufsicht auf das Wickelwerkzeug,
Figur 7 und 8: abgebrochene beidseitige Seitenansichten des Wickelwerkzeugs,
Figur 9 bis 11: ein Wickelwerkzeug in verschiedenen Stirnansichten und perspektivischer Ansicht, Figur 12: eine Vorschubeinrichtung mit mehreren Vorschubantrieben,
Figur 13: eine abgebrochene perspektivische Detaildarstellung einer Antriebseinrichtung mit mehreren Detektoren,
Figur 14: eine Draufsicht auf die Antriebseinrichtung von Figur 13, Figur 15: eine Draufsicht auf eine Variante der Antriebseinrichtung von Figur 13,
Figur 16 bis 19: eine Variante des Wickelwerkzeugs in verschiedenen Ansichten und Figur 20 bis 23: eine weitere Variante der Vorschubeinrichtung und der
Antriebseinrichtungen in verschiedenen Ansichten.
Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung (1) und ein Wickelverfahren zum Anbringen von Wicklungen (3) aus Wicklungsdraht (4) an einem Wicklungsträger (2).
Der Wicklungsdraht (4) umfasst in den gezeigten Ausführungsbeispielen ein Drahtbündel (13) aus mehreren z.B. außenseitig lackierten Einzeldrähten (12), die in einer Einzelreihe oder einer Doppelreihe mit Berührungskontakt nebeneinander angeordnet sind. Zur Bildung des Drahtbündels (13) ist eine nachfolgend erläuterte Drahtführung (11) vorgesehen.
Der Wicklungsdraht (4) bzw. die Einzeldrähte (12) bestehen aus einem geeigneten und ström leitenden Material, z.B. Metall, insbesondere Kupfer. Der Wicklungsdraht (4) bzw. Einzeldraht (12) kann ein einzelnes massives Drahtelement aufweisen. Es ist auch eine Ausbildung aus mehreren Litzen, z.B. in geschlagener oder geflochtener Form, möglich.
Figur 1 bis 3 zeigen die Wickelvorrichtung (1) in einer ersten Variante in verschiedenen Ansichten. Die Wickelvorrichtung (1) umfasst eine Versorgungseinrichtung (5) für den Wicklungsdraht (4), eine Handhabungseinrichtung (9) und ein von der Handhabungseinrichtung (9) gehaltenes Wickelwerkzeug (10), welches von der Handhabungseinrichtung (9) relativ zu einem Wicklungsträger (2) bewegt und geführt wird. Die Wickelvorrichtung (1) kann ferner eine Positioniervorrichtung (14) für den Wicklungsträger (2) aufweisen.
Der Wicklungsträger (2) ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen als zylindrischer Stator einer elektrischen Maschine ausgebildet. Alternativ kann er eine andere Ausbildung und Zweckbestimmung haben. Figur 4 verdeutlicht eine beispielhafte Ausbildung des Wicklungsträgers (2), der mehrere axiale und ggf. umfangseitige Nuten (16) für die Aufnahme der Wicklung (3) aus dem Wicklungsdraht (4) aufweist. In Figur 3 ist die Wicklung (3) schematisch angedeutet. Die Wicklung (3) kann einteilig oder mehrteilig sein. Sie kann insbesondere mehrere, über die Nuten (16) verlegte Drahtschlaufen aufweisen.
Die Positioniervorrichtung (14) kann eine oder mehrere angetriebene Bewegungsachsen aufweisen. Sie besitzt ferner eine Aufspannvorrichtung (15) zum positionsgenauen und festen Aufnehmen des Wicklungsträgers (2). Die Bewegungen der Positioniervorrichtung (14) kann auf die Bewegungen der Flandhabungseinrichtung (9) abgestimmt sein. Die Positioniervorrichtung (14) kann z.B. gemäß Figur 1 bis 3 drei angetriebene Bewegungsachsen aufweisen. Sie kann den Wicklungsträger (2) mit seiner Zentralachse und seiner Frontöffnung liegend, insbesondere horizontal, zur Flandhabungseinrichtung (9) sowie zum Wickelwerkzeug (10) ausrichten sowie um die Zentralachse drehen und auch um eine quer ausgerichtete Florizontalachse mit der Frontöffnung nach oben kippen.
Die Positioniervorrichtung (14) und die Flandhabungseinrichtung (9) können gemeinsam gesteuert werden. FHierfür kann z.B. eine gemeinsame Steuerung (31 ) vorgesehen sein. Dies ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen eine Robotersteuerung der Flandhabungseinrichtung (9).
Die Flandhabungseinrichtung (9) weist in der bevorzugten Ausführungsform vier oder mehr angetriebene Bewegungsachsen (30) auf. Diese sind in Figur 1 schematisch dargestellt.
In den gezeigten Ausführungsformen ist die Flandhabungseinrichtung (9) als Industrieroboter, insbesondere Knickarmroboter, ausgebildet, der sechs rotatorische angetriebene Roboterachsen aufweist. Der Roboter gliedert sich z.B. in einen stationären Sockel, ein darauf um eine Flochachse drehbares Karussell, eine am Karussell über eine horizontale Roboterachse schwenkbare Schwinge und einen am freien Schwingenende um eine weitere horizontale Roboterachse schwenkbaren Ausleger. Am freien Ende des Auslegers ist eine bevorzugt mehrachsige Hand (29) angeordnet, die z.B. drei orthogonale angetriebene Bewegungsachsen aufweist. Alternativ kann die Handhabungseinrichtung (9) vier, fünf oder mehr als sechs angetriebene Bewegungsachsen bzw. Roboterachsen aufweisen. Dies kann auch eine Fahrachse einschließen.
An der Hand (29) ist das nachfolgend erläuterte Wickelwerkzeug (10) an seinem einen Ende montiert. Die Hand (29) kann das Wickelwerkzeug (10) drehen und kippen.
Die Versorgungseinrichtung (5) weist eine Bereitstellung (6) und eine Vorschubeinrichtung (7) für den Wicklungsdraht (4) auf. Zwischen der Vorschubeinrichtung (7) und dem Wickelwerkzeug (10) ist eine Führungseinrichtung (8) angeordnet. Die Bereitstellung (6) weist in der gezeigten Ausführungsform von Figur 1 bis 15 mehrere, z.B. sechs, Vorratsbehälter (17) mit jeweils einer Abspulhaube (18) nebst Drahtende-Erkennung zur Aufnahme und Abgabe des bevorrateten Wicklungsdrahts (4) auf. Im Bereich der Versorgungseinrichtung (5) wird der Wicklungsdraht (4) von mehreren, z.B. sechs, Einzeldrähten (12) gebildet, die jeweils in einem Vorratsbehälter (17) aufgenommen sind.
Mittels einer Drahtzuführung (19) werden die Einzeldrähte (12) von den Vorratsbehältern (17) der Vorschubeinrichtung (7) zugeführt. Die Einzeldrähte (12) können dabei jeweils in einem schlauchartigen und biegeelastischen Führungsmittel (20) aufgenommen sein. Dieses ist innenseitig reibungsarm ausgebildet und weist z.B. intern einen Liner aus einer Vielzahl von Rollelementen auf. Die Drahtzuführung (19) kann z.B. einen Stützträger zum etwa zentralen Zusammenfassen und Abstützen der sechs Führungsmittel (20) und Einzeldrähte (12) aufweisen. Die Vorschubeinrichtung (7) weist in der gezeigten Ausführungsform für jeden Einzeldraht (12) eine eigene steuerbare und regelbare Antriebseinrichtung (21) auf, die nachfolgend erläutert wird. Die Antriebseinrichtung (21) fördert den Einzeldraht (12) bevorzugt schlupffrei, z.B. im Klemmschluss. Sie zieht ihn aus der Bereitstellung (6) und schiebt ihn in durch die Führungseinrichtung (8) und das Wickelwerkzeug (10). Der Einzeldraht (12) verlässt vor der Antriebseinrichtung (21) das Führungsmittel (20) und taucht anschließend wieder in ein Führungsmittel (20) ein.
Die Führungseinrichtung (8) weist für die Einzeldrähte (12) jeweils ein reibungsarmes und biegeelastisches Führungsmittel (20) der vorgenannten Art auf. Das schlauchartige Führungsmittel (20) ist mit seinem einen Ende im Bereich der Vorschubeinrichtung (7) montiert. Das andere Ende kann an anderer geeigneter Stelle, z.B. an einem Anschluss (11') am rückwärtigen freien Ende des Wickelwerkzeugs (10) (nicht dargestellt) montiert sein. Die Führungseinrichtung (8) kann z.B. den gezeigten mehrfach und rund gebogenen Verlauf haben. Sie führt die Einzeldrähte (12) von der höher gelegenen Vorschubeinrichtung (7) mit z.B. zwei etwa rechtwinkligen Biegungen zu dem tiefer angeordneten und z.B. liegend ausgerichteten Wickelwerkzeug (10).
Die Führungseinrichtung (8) kann ferner eine Drahtführung (11) mit einem Führungsrohr aufweisen, in dem die zunächst einzeln aus der Vorschubeinrichtung (7) austretenden Einzeldrähte (12) und Führungsmittel (20) zusammengeführt und gemeinsam bis zur Anschlussstelle (11') am Wickelwerkzeug (10) geleitet werden. Das z.B. liegend ausgerichtete Führungsrohr kann von einem Balancer (26) abgestützt werden. Der Balancer (26) kann ggf. gesteuert angetrieben und mit der Steuerung (31) verbunden sein. Dies entlastet die Flandhabungseinrichtung (9) vom Gewicht der Führungseinrichtung (8) und der Einzeldrähte (12). Die vorgenannte Drahtführung (11) ist dazu vorgesehen und ausgebildet, aus mehreren Einzeldrähten (12) ein Drahtbündel (13) zu bilden und das Drahtbündel (13) am Wickelwerkzeug (10) abzugeben zum Zweck des Anbringens von Wicklungen (3) am Wicklungsträger (2). Die Drahtführung
(11) kann hierfür z.B. den vorgenannten Anschluss (11') am Wickelwerkzeug (10) aufweisen, an dem die bevorzugt schlauchartigen Führungsmittel (20) der Einzeldrähte (12) montiert sind. Die hier z.B. austretenden Einzeldrähte
(12) können dann zu dem genannten Drahtbündel (13) zusammengeführt und am Wickelwerkzeug (10) gemeinsam entlang bis zu dessen endseitiger Abgabestelle geführt werden. Die Drahtführung (11) kann hierfür ein Drahtleitmittel (39) am Wickelwerkzeug (10) aufweisen.
In der gezeigten Ausführungsform hält die Handhabungseinrichtung (9) das Wickelwerkzeug (10) mit einer im Wesentlichen horizontalen Ausrichtung und bewegt es in den Wicklungsträger (2) hinein und an diesem in Axialrichtung und ggf. Umfangsrichtung entlang. Die Wickelvorrichtung (1) kann ferner einen in Figur 3 schematisch angedeutete Rüstvorrichtung (27) aufweisen, mit welcher der Wicklungsdraht (4) bzw. das Drahtbündel (13) für die Wicklungsbildung geklemmt und abgeschnitten sowie ggf. abisoliert wird. Die Rüstvorrichtung (27) kann z.B. vor dem Wicklungsträger (2) am Bodenbereich oder auch an der Positioniervorrichtung (14) oder an anderer Stelle angeordnet sein.
Figur 4 bis 11 verdeutlichen die Ausbildung des Wickelwerkzeugs (10). Das Wickelwerkzeug (9) weist einen z.B. L-förmig abgewinkelten Nadelträger (33) und eine an dessen freien Ende schwenkbar gelagerte Wickelnadel (32) auf. Die Wickelnadel (32) ist z.B. an einem Schwenkteil (38') des Nadelträgers (33) montiert. Die Schwenkachse (38) ist in Figur 8 gezeigt. Für den Antrieb und die Positionierung der Wickelnadel (32) bzw. des Schwenkteils (38') weist das Wickelwerkzeug (10) eine steuerbar angetriebene Stelleinrichtung (37) auf. Diese kann mit der Steuerung (31) verbunden sein. Der Nadelträger (33) gliedert sich in einen längeren geraden Trägerteil (34) und einen kürzeren und in einem Winkel von 90° oder weniger abgebogenen Trägerteil (35). Der gerade Trägerteil (34) ist am einen freien Ende mit der Hand (29) der Handhabungseinrichtung (9) verbunden. Am anderen freien Ende befindet sich der abgebogene Trägerteil (35) und ggf. das Schwenkteil (38'). Hier kann z.B. gemäß Figur 16 und 18 auch ein Sensor (56), z.B. ein Lasersensor, angeordnet sein. Dieser kann z.B. zum Detektieren und ggf. Vermessen der Anwesenheit und/oder Ausrichtung eines Wicklungsträgers (2), zum Kollisionsschutz oder zu anderen Zwecken eingesetzt werden.
Figur 4, 6 und 7 verdeutlichen das vorgenannte Drahtleitmittel (39). Dieses umfasst z.B. einen Führungskanal (36) und zwei frei drehbare Umlenkmittel (40) am Nadelträger (33). Die Umlenkmittel (40) sind als Umlenkrollen mit einem genuteten Mantel zur Aufnahme und Führung des Drahtbündels (13) ausgebildet.
Das Drahtleitmittel (39) kann ferner eine Ausrichtvorrichtung (41) umfassen, die z.B. an der schwenkbaren Wickelnadel (32) angeordnet ist und sich z.B. im Bereich der Schwenkachse (38) befinden kann. Figur 5 verdeutlicht die Ausrichtvorrichtung (41), diese besteht z.B. aus zwei gegeneinander gestellten drehbaren konischen Rollen mit zusammenwirkenden genuteten Rollenmänteln. Die Ausrichtvorrichtung (41) kann das Drahtbündel (13) aufnehmen, ggf. in seiner Ausrichtung drehen und dann in die Wickelnadel (32) leiten. In den gezeigten Ausführungsformen wird das Drahtbündel (13) um 90° gedreht.
Die Stelleinrichtung (37) weist einen steuerbaren Stellmotor (37') am handseitigen Ende des Nadelträgers (33) und ein z.B. umlaufend angetriebenes und umgelenktes Stellmittel (37") für die Drehverstellung der Wickelnadel (32) bzw. des Schwenkteils (38') auf. Das Stellmittel (37") ist z.B. als Zahnriemen ausgebildet. Wie Figur 6 in der Draufsicht und Figur 7 und 8 in zwei verschiedenen Seitenansichten verdeutlichen, können das Drahtbündel (13) und das Stellmittel (37") an verschiedenen Seiten des Nadelträgers (33) entlang geführt und umgelenkt werden. Durch die abgewinkelte Form des Nadelträgers (33) kann die Wickelnadel (32) besonders günstig an und ggf. in den jeweiligen Nuten (16) des Wicklungsträgers (2) positioniert und entlang geführt werden.
Die Wickelnadel (32) besteht aus einem Nadelkörper (42), der bevorzugt eine konische Form hat. Erweist am einen Ende eine verbreiterte Nadelbasis (43) auf, die mit der Schwenklagerung und der Schwenkachse (38) oder mit dem Schwenkteil (38') verbunden ist. Am anderen Ende ist eine konisch verjüngte, schmale und längliche Nadelspitze (44) angeordnet. Sie kann an die Breite der Nuten (16) adaptiert sein. Der Nadelkörper (42) weist innenseitig einen längsgerichteten Führungskanal (45) auf, in dem das Drahtbündel (13) aufgenommen und geführt ist.
Der Führungskanal (45) weist an der Nadelbasis (43) eine Eintrittsöffnung (47) auf, die gern. Figur 10 eine zunächst verbreiterte und anschließend in Drahtlaufrichtung verjüngte Form haben kann. Figur 5 zeigt diese Ausbildung in einer perspektivischen Ansicht. An der Nadelspitze (44) ist gern. Figur 9 und 11 eine verjüngte Austrittsöffnung (48) für das in Figur 5 dargestellte einreihige Drahtbündel (13) angeordnet. An den axialen Endbereichen der Austrittsöffnung (48) können frei drehbare Führungsrollen (46) angeordnet sein, die bedarfsweise eine weiche Drahtumlenkung an der Austrittsstelle ermöglichen. Alternativ kann die Nadelspitze (44) weich gerundete, gehärtete und polierte Oberflächen aufweisen.
Figur 12 und 13 verdeutlichen eine Ausführungsform der Vorschubeinrichtung (7) und ihrer mehreren Antriebseinrichtungen (21). Die Vorschubeinrichtung (7) weist eine Steuerung (25) für die mehreren Antriebseinrichtungen (21) auf.
Die Antriebseinrichtungen (21) weisen jeweils gern. Figur 13 und 14 einen steuerbaren und regelbaren Antriebsmotor (21'), insbesondere einen elektrischen Servomotor, und hiervon angetriebene Antriebsmittel (21"), z.B. Antriebsrollen auf. Die Antriebsrollen sind paarweise angeordnet und klemmen den jeweiligen frei gelegten Einzeldraht (12) zwischen sich ein und fördern ihn mit einer einstellbaren Antriebskraft und Geschwindigkeit. Die Antriebseinrichtungen (21) können einzeln und unabhängig voneinander gesteuert und ggf. geregelt sein.
Die Antriebseinrichtungen (21) fördern jeweils den Einzeldraht (12) in Pfeilrichtung zum Wickelwerkzeug (10) und in ein an die Antriebseinrichtungen (21) jeweils anschließendes weiteres schlauchartiges Führungsmittel (20). Das Führungsmittel (20) weist einen Führungsabschnitt (49) auf, der vom Austritt nahe der jeweiligen Antriebseinrichtung (21) einen Bogen (50) von ca. 90° beschreibt. Die Antriebseinrichtungen (21) sind in dieser Ausführungsform an einem Gestell der Vorschubeinrichtung starr und ortsfest montiert.
Die Antriebseinrichtungen (21) sind können nach der Bewegungsgeschwindigkeit der Flandhabungseinrichtung (9) und des Wickelwerkzeugs (10) gesteuert oder geregelt sein. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Flandhabungseinrichtung (9) wird z.B. durch die Geschwindigkeit des TCP repräsentiert, welcher sich z.B. am abgabeseitigen Ende des Wickelwerkzeugs (10) befinden kann. Die Bewegungsgeschwindigkeit kann sich ändern. Sie ist z.B. an den axialen Nuten (16) höher als an den stirnseitigen bzw. umfangseitigen Nuten des Wicklungsträgers (2).
Die Geschwindigkeitswerte werden z.B. von der Steuerung (31) an die Steuerung (25) der Vorschubeinrichtung (7) gemeldet. In einer anderen, nachfolgend erläuterten Ausführung kann die Antriebseinrichtung (21) selbst eine benötigte Vorschubgeschwindigkeit des Wicklungsdrahts (4) und/oder eine betriebsbedingte Änderung der benötigten Vorschubgeschwindigkeit gegenüber einem Vorgabewert erkennen. Die Wickelvorrichtung (1) bringt den Wicklungsdraht (4) mit einer einstellbaren Kraft, insbesondere Zugkraft (F), am Wicklungsträger (2) an. Der Wicklungsdraht (4) bzw. das Drahtbündel (13) wird dabei ständig unter Zug gehalten und dadurch fest und dicht am Wicklungsträger (2) angelegt und gewickelt.
Die Antriebseinrichtungen (21) sind mit ihrer Antriebskraft auf eine ausschubseitige vorgegebene Drahtkraft des Wicklungsdrahts (4) gesteuert oder geregelt. Sie schieben den Wicklungsdraht (4) bzw. den jeweiligen Einzeldraht (12) mit dieser Drahtkraft in das Führungsmittel (20) und in die Führungseinrichtung (8). Mit der Antriebskraft und Drahtkraft werden die Transportwiderstände, insbesondere Reibungswiderstände und Formwiderstände durch Biegungen etc., im Führungsmittel (20) und in der Führungseinrichtung (8) teilweise kompensiert. Der Wicklungsdraht (4) bzw. das Drahtbündel (13) wird dadurch an der Austrittsstelle am Wickelwerkzeug (10) mit einer von der Flandhabungseinrichtung (9) aufgebrachten Kraft herausgezogen und bei der Wicklungsbildung am Wicklungsträger (2) auf Zug bzw. auf Spannung gehalten.
Die Transportwiderstände können sich in Abhängigkeit von den Bewegungen des Wickelwerkzeugs (10) ändern, was zu Änderungen der vorgegebenen Drahtkraft führen kann.
Die Vorschubeinrichtung (7) weist einen Detektor (24) für die Erfassung der ausschubseitigen Drahtkraft auf. Jeder Antriebseinrichtung (21) kann ein eigener Detektor (24) zugeordnet sein. Er kann in der durch den Pfeil markierten Förderrichtung hinter den Antriebsmitteln (21") angeordnet sein. Der freigelegte Einzeldraht (12) wird nach den Antriebsmitteln (21") in einer gestellfesten Führungshülse der Antriebseinrichtung (21) aufgenommen und tritt von dort zum Detektor (24) aus. Die Antriebskraft jeder Antriebseinrichtung (21) kann nach der detektierten Drahtkraft einzeln geregelt werden. Figur 12, 13 und 14 verdeutlichen beispielhaft eine konstruktive Ausgestaltungsmöglichkeit für den Detektor (24).
Der Detektor (24) umfasst z.B. einen mit einer Feder (55) belasteten Schlitten (24') mit einem seitlich abstehenden Halter, an dem das Führungsmittel (20) der Führungseinrichtung (8) mit einer Fixierung (52) montiert ist. Das Führungsmittel (20) bildet im Anschluss an den Schlitten (24') den Führungsabschnitt (49) mit dem z.B. nach unten gerichteten Bogen (50). Am anderen Ende des Führungsabschnitts (49) ist das Führungsmittel (20) mit einer gestellfesten Fixierung (51) am Gestell der Vorschubeinrichtung (7) montiert. Zwischen der stationären Fixierung (51) und der mit dem Schlitten (24') verfahrbaren Fixierung (52) kann sich der biegeelastische Bogen (50) mit dem innenliegenden Einzeldraht (12) bewegen und seinen Bogenverlauf ändern.
Der Schlitten (24') wird von der relativ schwach ausgelegten Feder (55) entgegen der Förderrichtung gegen einen Anschlag (54) gedrückt. Statt einer Feder kann auch ein Pneumatikzylinder eingesetzt werden. Eine Messeinrichtung (24") nimmt die Position und Bewegung des Schlittens (24') und der Fixierung (52) des Führungsmittels (20) auf. Der Schlitten (24') wird von der Antriebseinrichtung (21) durch die auf den Einzeldraht (12) einwirkende Antriebskraft, die Drahtreibung und den Formwiderstand des Bogens (50) vom Anschlag (54) in eine mittlere Stellung wegbewegt. In dieser Stellung können z.B. die Transportwiderstände jedes Führungsdrahts (12) in der Führungseinrichtung (8) kompensiert werden. Die Antriebskraft kann dann um einen vorgegebenen Wert reduziert werden, um die gewünschte Zugkraft (F) an der Abgabeseite des Wickelwerkzeugs (10) zu erzeugen. Die Kraftminderung äußert sich in einer Schlittenverschiebung, die wiederum durch die Messeinrichtung (24") aufgenommen und als Referenz genutzt werden kann. Die Messeinrichtung (24") kann z.B. als Abstandsmesser an einer Keilbahn an dem Schlitten (24') ausgebildet sein, wobei die Axialbewegungen der Keilbahn zu einer detektierbaren Abstandsänderung führen.
Wenn sich die Transportwiderstände in der Führungseinrichtung (8) bei konstanter Antriebskraft ändern, führt dies zu einer Schlittenverschiebung. Diese kann detektiert und durch Veränderung der Antriebskraft der Antriebseinrichtung (21) nachgeregelt werden. Der Schlitten (24') kann dadurch auf der vorgegebenen Sollposition gehalten werden, welche die vorgegebene Drahtkraft repräsentiert. Die Antriebskraft wird hierbei über die erfasste Schlittenposition geregelt. Figur 15 zeigt eine erste Variante der Antriebseinrichtung (21) und des
Detektors (24), die gemeinsam an einem Schlitten (24') angeordnet sind. Der Schlitten (24') wird von einer Feder (55) oder einem Pneumatikzylinder entgegen der Förderrichtung gegen einen Anschlag (54) gedrückt. Der Einzeldraht (12) tritt an der Antriebseinrichtung (21) frei nach außen. Ein Führungsabschnitt (49) mit einem Bogen (50) fehlt in diesem Fall. Der
Einzeldraht (12) wird erst an der Drahtführung (11) in einem Führungsmittel (20) aufgenommen.
Eine am Wickelwerkzeug (10) bestehende Zugkraft (F) zieht den Einzeldraht (12) in Förderrichtung, wobei die Antriebseinrichtung (21) und der Schlitten (24') wegen der Drahtklemmung zwischen den Antriebsmitteln (21") in
Förderrichtung mitgenommen werden. Die Schlittenverschiebung wird mit der Messeinrichtung (24") erfasst und in der beschriebenen Weise zur Regelung der Antriebskraft für den Drahtvorschub benutzt.
Die Wickelvorrichtung (1), insbesondere die Vorschubeinrichtung (7), kann ein oder mehrere weitere Detektoren (22,23) aufweisen. Diese können jeweils einer Antriebseinrichtung (21) zugeordnet, insbesondere in Förderrichtung vorgeschaltet, sein. Ein Detektor (22) erfasst z.B. einen eventuellen Drahtbruch des frei gelegten Wicklungsdrahts (4) bzw. Einzeldrahts (12). Ein anderer Detektor (23) kann einen eventuellen Drahtschlupf des Wicklungsdrahts (4) bzw. Einzeldrahts (12) erfassen. Die Detektoren (22,23,24) sind mit der Steuerung (25) verbunden.
Figur 16 bis 19 zeigen eine Variante des Wickelwerkzeugs (10) in verschiedenen Ansichten. Der Nadelträger (33) hat die vorbeschriebene abgewinkelte Form und weist ein gerades Trägerteil (34) sowie ein abgebogenes Trägerteil (35) mit dem endseitigen Schwenkteil (38'), der Schwenkachse (38) und der Wickelnadel (32) auf. Ferner ist eine Stelleinrichtung (37) für die Schwenkverstellung der Wickelnadel (32) und ggf. des Schwenkteils (38') vorhanden.
Die Drahtführung (11) und ihr Drahtleitmittel (39) unterscheiden sich von der vorbeschriebenen Ausführungsform. Das Drahtleitmittel (39) weist schlauchartige Leitteile auf, die jeweils einen Einzeldraht (12) umgeben und leiten. Sie sind im Führungskanal (36) in Parallellage nebeneinander aufgenommen und gehalten. Die aus der Führungseinrichtung (8) kommenden Führungsmittel (20) mit ihren Einzeldrähten (12) können am Anschluss (1 ) fixiert, z.B. geklemmt, werden und in der Fortsetzung die Leitteile des Drahtleitmittels (39) bilden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Drahtbündel (13) z.B. zehn Einzeldrähte (12) in zwei Doppelreihen.
Das Umlenkmittel (40) wird von einer freien Biegung des Drahtleitmittels (39) zwischen dem Ende des Führungskanals (36) und der Eintrittstelle in die Wickelnadel (32) gebildet. Die Einzeldrähte (12) können am Nadelträger (33) bis zur Wickelnadel (32) in dem schlauch- oder rohrartigen Leitteil geführt sein. Die Leitteile des Drahtleitmittels (39) können an der Eintrittstelle geklemmt sein, wobei eine Klemmeinrichtung (32') am Schwenkteil (38') oder an der Wickelnadel (32) und bevorzugt nahe an der Schwenkachse (38) angeordnet sein kann.
Durch das von der Bogenführung gebildete Umlenkmittel (40) können die Einzeldrähte (12) um 90° gegenüber ihrer Lage im Führungskanal (36) V gedreht werden. Sie haben dadurch an der Wickelnadel (32) bereits die Konfiguration, mit der sie als Drahtbündel (13) aus der Wickelnadel (32) austreten. Die Ausrichtvorrichtung (41) vom ersten Ausführungsbeispiel ist entbehrlich.
Figur 20 bis 23 verdeutlichen eine weitere Variante der Vorschubeinrichtung (7) und ihrer Antriebseinrichtungen (21) sowie der Führungseinrichtung (8). Sie wird z.B. zusammen mit dem Wickelwerkzeug (10) von Figur 16 bis 19 eingesetzt.
Die Drahtführung (11) ist in dieser Variante als biegeelastischer Schlauch ausgebildet, in dem die eingangsseitig die Einzeldrähte (12) und Führungsmittel (20) zusammengeführt und dann gemeinsam weiter bis zum Anschluss (11') geführt werden. Der biegsame Schlauch ist statt des Führungsrohrs im ersten Ausführungsbeispiel vorhanden und wird vom Balancer (26) gehalten.
Die Vorschubeinrichtung (7) weist bei der zweiten Variante z.B. zehn Antriebseinrichtungen (21) für jeweils einen Einzeldraht (12) auf. Die Antriebseinrichtungen (21) sind in zwei Reihen übereinander im Gestell der Vorschubeinrichtung (7) angeordnet und fördern die Einzeldrähte (12) jeweils in Pfeilrichtung. Hierbei sind die Antriebseinrichtungen (21) ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel von Figur 12 bis 14 ausgebildet, wobei auch Führungsabschnitte (49) der Führungsmittel (20) mit einem Bogen (50) und Fixierungen (51,52) vorhanden sind.
Die Antriebseinrichtungen (21) mit Antriebsmotor (21') und Antriebsmitteln (21") sind wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet und sind gestellfest angeordnet. Die Detektoren (22,23) für Drahtbruch und Drahtschlupf sind in Förderrichtung vorgeschaltet.
Der Detektor (24) für die Drahtkraft ist anders als im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Erweist einen Schlitten (24') mit der Fixierung (52) für den Führungsabschnitt (49) des jeweiligen Führungsmittels (20) auf und ist längs der Förderrichtung beweglich geführt. Der Schlitten (24') ist mit dem Kolbenstangenende eines gestellfest angeordneten Pneumatikzylinders (55) verbunden. Die Messeinrichtung (24") ist in dieser Variante dem Pneumatikzylinder (55) zugeordnet und misst den Ausschubweg der Kolbenstange.
Der Schlitten (24') und die Fixierung (52) sind in dieser dritten Variante weiter von der Antriebseinrichtung (21) in Förderrichtung distanziert als in den anderen Ausführungsbeispielen. Der Einzeldraht (12) wird dabei in einem längenveränderlichen Führungsmittel (20') zwischen dem Schlitten (24') und der gestellfesten Austrittstelle an der Antriebseinrichtung (21) umfangsseitig geführt. Das Führungsmittel (20') wird z.B. von Teleskophülsen gebildet. Es kann den Schlittenbewegungen folgen und dabei stets den Einzeldraht (12) umschließen. Das Führungsmittel (20') ist an der Austrittstelle der Antriebseinrichtung (21) mit einer Fixierung (53), z.B. einer Klemmung, gehalten.
Der Pneumatikzylinder (55) ist als druckgeregelter doppelt wirkender Zylinder ausgebildet. Er positioniert den Schlitten (24') in einer Vorgabestellung. Der Pneumatikzylinder (55) nimmt mit seiner Kolbenstange dabei eine vorgegebene Ausfahrstellung ein.
Bei dieser Ausführungsform erkennt die Antriebseinrichtung (21 ) selbst die benötigte Vorschubgeschwindigkeit des Wicklungsdrahts (4) und/oder eine durch Bewegungen des Wickelwerkzeugs (10) bedingte Änderung der benötigten Vorschubgeschwindigkeit gegenüber einem Vorgabewert der Vorschubgeschwindigkeit bzw. Antriebsgeschwindigkeit der Antriebseinrichtung (21). Der Vorgabewert kann von der Steuerung (31) der Flandhabungseinrichtung (9) stammen.
Diese Erkennung kann mit Hilfe der Messeinrichtung (24") am Pneumatikzylinder (55) realisiert werden. Die Regelung versucht den Pneumatikzylinder (55) immer auf der vorgegeben Ausfahrstellung zu halten. Wenn die Handhabungseinrichtung (9) losfährt, wird der Pneumatikzylinder (55) zusammen geschoben. Die Antriebseinrichtung (21) regelt sofort die Antriebskraft und/oder die Antriebsgeschwindigkeit nach, um den Pneumatikzylinder (55) wieder auf die vorgegebene Ausfahrstellung zu bringen. Je weiter der Pneumatikzylinder (55) zusammengedrückt wird, desto schneller wird der Wicklungsdraht (4) bzw. Einzeldraht (12) von der Antriebseinrichtung (21) nachgefördert.
Der Pneumatikzylinders (55) weist an seinem zum Antriebsmotor (21') weisenden Endbereich einen Druckluftanschluss mit einem Stellventil (57), insbesondere einem Proportionalventil, für einen Ausschubdruck und am anderen Endbereich einen Anschluss für einen manuellen Druckgeber (58), z.B. ein Handmanometer, für einen Gegendruck auf. Der Ausschubdruck im Zylinder wirkt in Ausschubrichtung bzw. in Förderrichtung des Wicklungsdrahts (4), insbesondere Einzeldrahts (12). Der Gegendruck wirkt in entgegen gesetzter Richtung.
Der Pneumatikzylinder (55) hat zusammen mit dem Führungsmittel (20') und dem vergrößerten Abstand zwischen Schlitten (24') und Antriebseinrichtung (21) eine Pufferfunktion für den Wickeldraht (4), insbesondere den jeweiligen Einzeldraht (12). Bei kurzzeitigen Schwankungen der Drahtkraft (F) und/oder der Drahtgeschwindigkeit an der Austrittstelle am Wickelwerkzeug (10) kann diese Kraftänderung bzw. Drahtverkürzung in eine Ausweichbewegung des Schlittens (24') und einer entsprechenden Formänderung des Führungsabschnitts (49) und des Bogens (50) gepuffert werden. Durch diese Puffermöglichkeit kann schneller auf Drahtkraftänderungen und Drahtlängenänderungen reagiert werden als mit der Nachregelung der Antriebskraft und Vorschubgeschwindigkeit der Antriebseinrichtung (21).
Figur 23 verdeutlicht in durchgezogenen Strichen die normale Stellung des Schlittens (24') und die ausgewölbte Form des 90°-Bogens (50). Wenn bei schnellen Bewegungen der Abgabestelle des Wickelwerkzeugs (10) bzw. der Handhabungseinrichtung (9) eine temporär hohe Zugkraft (F) wirkt und den Einzeldraht (12) schneller aus dem Wickelwerkzeug (10) herauszieht, als er von der Antriebseinrichtung (21) nachgefördert werden kann, verkürzt sich die Drahtlänge zwischen dieser Abgabestelle und der Antriebseinrichtung (21). Dies hat eine Schlittenverschiebung gegen die Förderrichtung in die gestrichelt gezeichnete Position zur Folge. Dementsprechend flacht sich auch die Wölbung des Bogens (50) ab. Durch das teleskopierbare Führungsmittel (20') kann der Schlittenhub deutlich größer als im ersten Ausführungsbeispiel sein und kann eine signifikante Drahtlänge puffern, bis die Regelung der Antriebseinrichtung (21) über das Signal der Messeinrichtung (24") und ggf. der Handhabungseinrichtung (9) anspricht.
Am Schlitten (24') kann auch ein zentrales Stützmittel für den einen Teil des teleskopierbaren Führungsmittels (20) angeordnet sein.
Der Pneumatikzylinder (55) ermöglicht besonders gut eine Kalibrierung und eine Einstellung der Kraft (F), mit welcher der Wicklungsdraht (4) am Wickelwerkzeug (10) austritt. Die Kraft (F) kann nach Höhe und Konstanz eingestellt werden. Der doppeltwirkende Pneumatikzylinder (55) kann durch Einstellung der beidseitig am Kolben wirkenden Zylinderdrücke als kalibrierbare Druckwaage eingesetzt werden.
Mit dem manuellen Druckgeber (58) wird der besagte Gegendruck aufgebaut, der die im Stand wirkenden Transport- und Reibungswiderstände im Führungsmittel (20,20') und in der Drahtführung (11) bis zur Austrittsstelle am Wickelwerkzeug (10) repräsentiert. Der Gegendruck schiebt den Zylinderkolben und den Schlitten (24') gegen die Ausschubrichtung des Pneumatikzylinders (55) in eine Ausgangs- oder Anschlagstellung. Diese ist in Figur 23 z.B. gestrichelt dargestellt. Die eingeschaltete Antriebseinrichtung (21) bewegt bei der Drahtförderung den Schlitten (24') um einen vorgegebenen und von der Messeinrichtung (24") erfassten Weg in Q
Ausschubrichtung. Figur 23 zeigt z.B. den vorgegebenen Weg bzw. die Position mit durchgezogenen Linien.
Der durch den manuellen Druckgeber (58) beeinflusste Gegendruck im Zylinder und die Antriebskraft der Antriebseinrichtung (21 ) werden unter Beibehaltung des vorgegebenen und erfassten Wegs derart eingestellt, dass der Wicklungsdraht (4) am Wickelwerkzeug (10) mit einer Kraft (F) von Null austritt.
Wenn eine gewünschte Kraft (F), insbesondere Zugkraft, eingestellt werden soll, wird die Antriebskraft der Antriebseinrichtung (21 ) entsprechend reduziert. Durch das Stellventil (57) kann dann an der anderen Zylinderseite der Ausschubdruck eingestellt werden, der die kraftreduzierte Antriebseinrichtung (21 ) unterstützt. Der Ausschubdruck repräsentiert die gewünschte Kraft (F), wobei der Schlitten (24') den vorgegebenen Weg bzw. die entsprechende vorgegebene Position einnimmt. Die beidseitigen Zylinderdrücke, die Antriebskraft und die Kraft (F) sind ausbalanciert. Die Höhe der am Wicklungsdraht (4) einwirkenden Kraft (F) an der Austrittsstelle am Wickelwerkzeug (10) kann in geeigneter Weise gemessen werden, z.B. mittels einer Zugwaage.
Für verschiedene Kräfte (F) können entsprechende Zylinderdrücke am Stellventil (57) gemessen und tabellarisch erfasst werden. Sie können von der Steuerung der Antriebeinrichtung (21 ) als einstellbare Vorgabewerte genutzt werden. Im Betrieb der Wickelvorrichtung (1 ) auftretende Schwankungen der Transportwiderstände werden über die gemessene Weg oder Positionsänderung des Schlittens (24') und die Antriebskraft der Antriebseinrichtung (21 ) kompensiert und ausgeregelt.
Bei den anderen vorgenannten Ausführungsbeispielen mit der Feder oder dem einseitigen Pneumatikzylinder kann die zur Kompensation der Transportwiderstände im Stand erforderliche Federkraft empirisch ermittelt werden. Die Einstellung der Kraft (F) an der besagten Austrittsstelle kann ebenfalls durch Auswahl einer z.B. empirisch ermittelten Federkraft erfolgen. Andere Einstellungen der Kraft (F) können durch einen Wechsel der Feder oder des einseitigen Pneumatikzylinders oder durch eine Veränderung und Anpassung des erfassten und vorgegebenen Weg- oder Positionswerts des Schlittens (24') erfolgen.
Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich.
Der Wicklungsdraht (4) kann in einer anderen Ausführungsform aus einem Einzeldraht (12) statt des Drahtbündels (13) bestehen. In diesem Fall ist nur eine Antriebseinrichtung (21) mit ein oder mehreren zugeordneten Detektoren (22,23,24) vorhanden. An der Abgabestelle des entsprechend angepassten Wickelwerkzeugs (10) tritt dann nur der Einzeldraht (12) aus.
In einer anderen Ausführungsvariante kann die Führung (11) bereits im Bereich der Versorgungseinrichtung (5) ein Drahtbündel (13) aus mehreren Einzeldrähten (12) bilden. Die Vorschubeinrichtung (7) kann in diesem Fall eine einzelne Antriebseinrichtung (21) nebst Detektoren (22,23,24) aufweisen, welche das Drahtbündel (13) in geeigneterWeise antreibt.
Konstruktive und funktionale Varianten sind auch hinsichtlich der Detektoren (22,23,24) möglich. Der Detektor (24) für die Drahtkraft kann z.B. alternativ von drei oder mehr Rollen gebildet werden, über die der Wicklungsdraht (4) in Einzeldraht- oder Bündelform in einer Omega-förmigen Schlaufe geführt wird. An der Schiaufenauswölbung ist eine federbelastete, ausweichfähige und mit einem Messmittel beaufschlagte Umlenkrolle vorhanden. Eine Änderung der Drahtkraft äußert sich in einer Positionsänderung dieser Umlenkrolle, die entsprechend messtechnisch erfasst werden kann.
In den gezeigten Ausführungsformen ist der Schlitten (24') als lineare Verschiebeeinheit ausgebildet. Alternativ kann der Schlitten (24') eine andere Kinematik haben. Er kann z.B. als Schwenkeinheit ausgebildet sein. In einer nicht dargestellten Variante kann der Detektor (24) mehrere versetzt angeordnete Umlenkrollen für eine Omega-artige Umlenkung des laufenden Einzeldrahts (12) aufweisen. Eine mittlere und im Zenit der Omega- Umlenkung angeordnete Umlenkrolle kann als radial bewegliche Messrolle ausgebildet sein, die bei einer Veränderung der Drahtkraft entsprechend ihre Lage ändert. Diese Positions- oder Wegänderung kann erfasst und zur Detektion der Drahtkraft ausgewertet werden. Eine Kombination mit einer gefederten Schlittenanordnung (24') und einem Führungsabschnitt (49) mit einem 90°-Bogen (50), z.B. gemäß Figur 21 bis 23, ist möglich. Ansonsten können die Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele und der genannten Varianten im Rahmen der Ansprüche beliebig miteinander kombiniert und ggf. vertauscht werden.
Bezugszeichenliste
1 Wickelvorrichtung
2 Wicklungsträger, Stator
3 Wicklung 4 Wcklungsdraht
5 Versorgungseinrichtung
6 Bereitstellung
7 Vorschubeinrichtung
8 Führungseinrichtung 9 Handhabungseinrichtung
10 Wickelwerkzeug
11 Drahtführung
11' Anschluss
12 Einzeldraht 13 Drahtbündel
14 Positioniervorrichtung
15 Aufspannvorrichtung
16 Nut
17 Vorratsbehälter 18 Abspulhaube
19 Drahtzuführung
20 Führungsmittel, Schlauch, Rollliner
20' Führungsmittel, Teleskophülsen
21 Antriebseinrichtung 2T Antriebsmotor
21" Antriebsmittel, Antriebsrollen
22 Detektor Drahtbruch
23 Detektor Drahtschlupf
24 Detektor Drahtkraft 24' Schlitten
24" Messeinrichtung
25 Steuerung 26 Balancer
27 Rüstvorrichtung
28 Industrieroboter
29 Hand 30 Bewegungsachse
31 Steuerung
32 Wickelnadel
32' Klemmeinrichtung
33 Nadelträger 34 Trägerteil gerade
35 Trägerteil abgebogen
36 Führungskanal
37 Stelleinrichtung 37' Stellmotor 37" Stellmittel, Riemen
38 Schwenkachse 38' Schwenkteil
39 Drahtleitmittel
40 Umlenkmittel, Umlenkrolle 41 Ausrichtvorrichtung
42 Nadelkörper
43 Nadelbasis
44 Nadelspitze
45 Führungskanal 46 Führungsrolle
47 Eintrittsöffnung
48 Austrittsöffnung
49 Führungsabschnitt
50 Bogen 51 Fixierung
52 Fixierung
53 Fixierung 54 Anschlag
55 Feder, Pneumatikzylinder
56 Sensor
57 Stellventil, Proportionalventil 58 manueller Druckgeber, Handmanometer

Claims

Patentansprüche
1 Vorrichtung (1 ) zum Anbringen von Wicklungen (3) aus Wicklungsdraht (4) an einem Wicklungsträger (2), wobei die Wickelvorrichtung (1) eine Versorgungseinrichtung (5) für Wicklungsdraht (4), ein Wickelwerkzeug (10) und eine mehrachsige Handhabungseinrichtung (9) zum Führen des Wickelwerkzeugs (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung (9) vier oder mehr angetriebene Bewegungsachsen (30) aufweist.
2 Wickelvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelvorrichtung (1 ) dazu ausgebildet ist, den Wicklungsdraht
(4) mit einer einstellbaren Kraft, insbesondere Zugkraft (F), am Wickelwerkzeug (10) austreten zu lassen und ggf. am Wicklungsträger (2) anzubringen.
3 Wickelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (5) eine
Bereitstellung (6) und eine Vorschubeinrichtung (7) mit einer steuerbaren und ggf. regelbaren Antriebseinrichtung (21) für den Wicklungsdraht (4) aufweist.
4 Wickelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (5) eine Führungseinrichtung (8) für
Wicklungsdraht (4) aufweist, die zwischen der Vorschubeinrichtung (7) und dem Wickelwerkzeug (10) angeordnet ist.
5 Wickelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (21) nach der Bewegungsgeschwindigkeit der Handhabungseinrichtung (9) und des Wickelwerkzeugs (10) gesteuert oder geregelt ist.
6 Wickelvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (21 ) auf eine ausschubsseitige einstellbare Drahtkraft des Wicklungsdrahts (4) gesteuert oder geregelt ist.
7 Wickelvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinrichtung (7) einen Detektor (24) für eine Drahtkraft und ggf. einen Detektor (22,23) für Drahtbruch und/oder Drahtschlupf aufweist.
8 Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungsdraht (4) als Drahtbündel (13) aus mehreren Einzeldrähten (12) ausgebildet ist, wobei die Wickelvorrichtung (1 ) eine Drahtführung (11 ) aufweist, die dazu ausgebildet ist, aus mehreren Einzeldrähten (12) ein Drahtbündel (13) zu bilden und das Drahtbündel (13) am Wickelwerkzeug (10) zum Anbringen von Wicklungen (3) am Wicklungsträger (2) abzugeben.
9 Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinrichtung (7) für jeden
Einzeldraht (12) eine eigene steuerbare und ggf. regelbare Antriebseinrichtung (21) aufweist.
10 Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelwerkzeug (9) einen von der Handhabungseinrichtung (9) gehaltenen, bevorzugt abgewinkelten,
Nadelträger (32) und eine bewegliche, insbesondere schwenkbare, Wickelnadel (31) am Endbereich des Nadelträgers (32) sowie eine Stelleinrichtung (37) für die Bewegung und Ausrichtung der Wickelnadel (31) aufweist. 11 Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelvorrichtung (1 ) eine Positioniervorrichtung (14) für die Aufnahme und einachsige oder mehrachsige Positionierung des Wicklungsträgers (2) aufweist, wobei die Handhabungseinrichtung (9) und die Positioniervorrichtung (14) bevorzugt gemeinsam gesteuert sind.
12 Verfahren zum Anbringen von Wicklungen (3) aus Wicklungsdraht (4) an einem Wicklungsträger (2), mittels einer Wickelvorrichtung (1), die eine Versorgungseinrichtung (5) für Wicklungsdraht (4), ein
Wickelwerkzeug (10) und eine mehrachsige Handhabungseinrichtung (9) aufweist, welche das Wickelwerkzeug (10) führt, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung (9) vier oder mehr angetriebene Bewegungsachsen (30) aufweist. 13 Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungsdraht (4) in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit der Handhabungseinrichtung (9) und des Wickelwerkzeugs (10) gefördert und mit einer einstellbaren Kraft, insbesondere Zugkraft (F), am Wicklungsträger (2) angebracht wird. 14 Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungsdraht (4) als Drahtbündel (12) aus mehreren Einzeldrähten (11) gebildet werden, wobei die Wickelvorrichtung (1) eine Drahtführung (11) aufweist, die aus mehreren Einzeldrähten (12) das Drahtbündel (13) bildet und das Drahtbündel (13) am Wickelwerkzeug (10) zum Anbringen von
Wicklungen (3) am Wicklungsträger (2) abgibt.
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