[0001] Die Erfindung betrifft eine Spulenwickeleinrichtung mit einer Einspannvorrichtung
für den Spulentragkörper sowie mit einer Drahtzuführeinrichtung.
[0002] Eine bekannte Spulenwickeleinrichtung - DE-AS 19 14 946 - ist mit einem Revolvertisch
ausgestattet, auf dem die Wickeldorne zur Herstellung von Drahtwicklungen angeordnet
sind. Die ständig mit einer Antriebsvorrichtung gekuppelte Antriebswelle ist relativ
zum Revolvertisch verschiebbar und kann mit dem Wickeldorn in eine Antriebsverbindung
gebracht werden. Der Antriebswelle sind in dem dem Wickeldorn zugewandten Endbereich
zwei in achsialer Richtung relativ zueinander verschiebbare, zusammenwirkende Drahtklemmbacken
zugeordnet. Bei Betätigung der Verschiebeanordnung für die Antriebswelle wird der
Draht mittels dieser Drahtklemmbacken festgeklemmt. Zur Herstellung der gewünschten
Drahtwicklungen sind die Wickeldorne im Revolvertisch achsial verstellbar angeordnet.
Diese Konstruktion ist in ihrer Herstellung sehr aufwendig, da die Antriebswelle zur
Kupplung mit den Spulentragkörpern in Wellenlängsrichtung jeweils verschoben werden
muß. Zusätzlich wird der Spulentragkörper sowohl in seiner Längsrichtung verschoben,
als auch um seine eigene Achse in Drehung versetzt, wodurch zusätzliche Steuereinrichtungen
erforderlich sind.
[0003] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spulenwickeleinrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der Drähte mit unterschiedlichen Drahtstärken
aufeinanderfolgend verarbeitet werden können und bei der die Steigung und die Windungsanzahl
der einzelnen Spulen in weiten Bereichen frei regelbar ist. Darüber hinaus soll es
mit dieser Spulenwickeleinrichtung möglich sein, Wicklungen auf rechteckige Spulentragkörper
aufzubringen und Drähte mit eckigen Querschnitten zu verarbeiten.
[0004] Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Einspannvorrichtung für
den Spulentragkörper mit einem, über eine Steuervorrichtung beaufschlagbaren Drehantrieb
verbunden ist, dessen Achse parallel zur Längsrichtung des Spulentragkörpers verläuft,
und daß die Drahtzuführeinrichtung mit einem mit der Steuervorrichtung verbundenen
Verstellantrieb zusammenwirkt und mit diesem parallel zur Spulentragkörper-Längsrichtung
sowie relativ zum Spulentragkörper verstellbar ist. Die überraschenden Vorteile dieser
Lösung liegen in der universellen Anpassung der Spulenwickeleinrichtung an die unterschiedlichen
Wickelbedingungen. Durch die Drehbewegung des Spulentragkörpers und die vom Drehantrieb
getrennte Höhenführung des zu wickelnden Drahtes, kann die Steigung der Spulenwicklungen
ohne Beeinflussung des Drehantriebes für den Spulentragkörper in großen Bereichen
stufenlos verändert werden. Dies eröffnet auch die Möglichkeit, gesonderte Rückführ-
und Hubbewegungen zum Positionieren des Drahtes auf dem Spulentragkörper beim Wickeln
von Drähten bzw. zum Bewickeln eines Spulentragkörpers mit eckigen Querschnitten auszuführen.
Darüber hinaus ist durch die gesonderte Anordnung zum Erzeugen der Windungssteigungen
ein rasches Umrüsten auf verschiedene Drahtsorten möglich und die Zugänglichkeit sowie
die Wartung der Maschine wird verbessert bzw. vereinfacht.
[0005] Gemäß einem weiteren sehr wesentlichen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß
die Einspannvorrichtung zwei in Spulentragkörper-Längsrichtung voneinander distanzierte
Spannzangen aufweist, denen ein gemeinsamer Drehantrieb zugeordnet ist und daß vorzugsweise
eine Spannzange in und gegebenenfalls senkrecht zur Spulentragkörper-Längsrichtung
mit einem Längsverstellantrieb bzw. einem Querverstellantrieb, insbesondere einer
Handhabungseinrichtung, relativ zur weiteren Spannzange verstellbar ist.
[0006] Die Verwendung zweier getrennter Spannzangen ermöglicht ein rasches Einstellen auf
Spulentragkörper mit verschiedenen Längen. Durch die getrennten Spannzangen kann mit
einer Spannzange der Spulentragkörper gehalten werden, während mit der zweiten Spannzange
der Draht am Beginn des Wickelvorganges gleichzeitig mit dem Spulentragkörper erfaßt
werden kann. Darüber hinaus ist es bei dieser Ausgestaltung möglich, eine der Spannzangen
als Teil einer Handhabungseinrichtung auszubilden bzw. einer solchen zuzuordnen, sodaß
die Entnahme der Spulentragkörper aus, an der Spulenwickelmaschine vorbeilaufenden
Werkstückträgern und deren Positionierung in der Spulenwickelmaschine mittels der
Spannzange vorgenommen werden kann.
[0007] Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß eine, insbesondere
die am Maschinentisch gelagerte - Spannzange mit einem Positionsschieber für den Spulentragkörper
versehen und vorzugsweise zum gleichzeitigen Festklemmen des Spulentragkörpers und
des Drahtes ausgebildet ist, wodurch das Einfädeln des Drahtanfanges am Beginn des
Wickelvorganges in die Spannzange erleichtert und damit ein gleichzeitiges Spannen
des zu wickelnden Drahtes und des Spulentragkörpers mit einer Spannzange erreicht
wird.
[0008] Weiters ist es erfindungsgemäß auch möglich, daß der Drehantrieb mit einer, insbesondere
der am Maschinentisch gelagerten Spannzange, die einen Zahnkranz aufweist, drehfest
verbunden ist und daß dem Zahnkranz der anderen Spannzange eine am Lagerkörper der
Spannzange befestigte Feststellvorrichtung zugeordnet ist, wobei der Zahnkranz in
der Wickelstellung der Spannzange mit einem Zahnrad und einer Zwischenwelle kämmt,
die über die Spannzange drehfest mit dem Drehantrieb, insbesondere über ein Zahnrad
und einen Zahnkranz, verbunden ist. Diese Ausführungsform verbindet die Vorteile eines
fix gelagerten Drehantriebes mit den Vorteilen, eine der Spannzangen als Zuführgerät
für die Spulentragkörper zu verwenden. Die Verwendung von stark belastbaren und sehr
exakten Zahnrad- bzw. Drehkranzanordnungen wird in überraschend einfacher Weise bei
der verstellbaren Spannzange durch die Zuordnung der Feststellvorrichtung für den
Zahnkranz ermöglicht. Damit wird sichergestellt, daß nach einem Bewegungsvorgang der
Spannzange diese wieder störungsfrei und in der exakt gleichen Positionierung zu der
feststehenden Spannzange mit dem Drehantrieb in Eingriff gebracht werden kann. So
wird eine hohe Genauigkeit beim Wickeln erreicht und eine Überbeanspruchung des Spulenträgers
durch eine verdrehte Anordnung der Spannzangen von vornherein ausgeschaltet.
[0009] Von Vorteil ist auch eine Ausführungsform, bei der die Drahtzuführeinrichtung zwei
gegeneinander verstellbare Führungsbacken aufweist, die über einen Klemmantrieb gegeneinander
verstellbar sind. Die Führungsbacken können durch diese Ausbildung gleichzeitig zum
Positionieren des Drahtanfanges relativ zum Spulentragkörper vor Beginn des Wickelvorganges
verwendet werden.
[0010] Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Drahzuführeinrichtung
einen, um eine parallel zum Spulentragkörper ausgerichtete Achse verschwenkbaren,
der Spannzange zugeordneten Führungsarm umfaßt, wobei dem Führungsarm eine Feststellvorrichtung
zugeordnet ist und daß zwischen den Führungsbacken und dem Führungsarm eine Drahtumlenkrolle
angeordnet ist. Die Verwendung des schwenkbaren Führungsarmes erlaubt, insbesondere
noch in Verbindung mit der Drahtumlenkrolle, eine schonende Führung des Drahtes, sodaß
auch dünne Drähte auf eckige Spulenkörper einwandfrei aufgewickelt werden können.
Darüber hinaus wird durch die Fixierung des Führungsarmes in überraschender Weise
ein exaktes Positionieren des Drahtanfanges zum Einfädeln in die Spannzange erzielt,
ohne daß dieser durch die unmittelbar vor dem Spulentragkörper liegende Führung des
Drahtes den Wickelvorgang behindert, da der Führungsarm während des Wickelvorganges
frei verschwenkbar ist.
[0011] Von Vorteil ist es weiters, wenn der Drahtzuführeinrichtung ein Drahtmagazin vorgeordnet
und gegebenenfalls dem Drahtmagazin eine selbsttätige Bremsvorrichtung zugeordnet
ist, die, insbesondere über die Steuervorrichtung, in Abhängigkeit vom Drahtmagazingewicht
verstellbar ist, wobei vorzugsweise das Drahtmagazin eine horizontal ausgerichtete
Aufnahmeplatte aufweist, die über eine Reibkupplung auf einer Drehachse abgestützt
ist. Die Verwendung von Bremsvorrichtungen ermöglicht eine gleichmäßige Drahtabzugsgeschwindigkeit.
Verformungen im Draht während des Wickelvorganges oder bei kurzzeitigen Stillständen
zum Positionieren des Drahtes im Zuge des Wickelvorganges werden vermieden. Dadurch
werden Überbeanspruchungen des Drahtmaterials sowie unerwünschte Knickungen desselben
verhindert. Die Funktionssicherheit der Spulenwickeleinrichtung wird erhöht. Von Vorteil
ist, wenn sich die Bremskraft des Magazines in Abhängigkeit vom Drahtgewicht im Magazin
regelt, da somit unerwünscht hohe Zugbeanspruchungen vor allem dann, wenn nur mehr
ein geringer Drahtvorrat im Magazin enthalten ist und gleichzeitig Überbeanspruchungen
des Drahtes vermieden werden.
[0012] Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, daß zwischen der Drahtzuführeinrichtung
und dem Drahtmagazin eine Drahtrichtvorrichtung angeordnet ist, die vorzugsweise mehrere
geradlinig hintereinander angeordnete Richtstationen aufweist, zwischen deren mit
einem Antrieb gegeneinander verstellbaren Richtbacken der Draht hindurchführbar ist.
Durch die Zuordnung einer zusätzlichen.Drahtrichtvorrichtung zwischen der Drahtzuführvorrichtung
und dem Drahtmagazin können auch stärkere, im Draht vorhandene Verformungen in Längsrichtung
desselben ausgeglichen werden. Dadurch ist es möglich, mit der Spulenwickelmaschine
nicht nur dünne, flexible, sondern auch sehr steife Drähte, beispielsweise mit quadratischen,
rechteckigen oder einem sonstigen mehreckigen Querschnitt, zu verarbeiten. Darüber
hinaus ist es von Vorteil, daß die Richtbacken der Richtstationen bei Verwendung von
starken Drähten als zusätzliche Bremsstationen zum gleichmäßigen Verzögern des Drahtbandes
bei Stoppbewegungen herangezogen werden können.
[0013] Erfindungsgemäß kann auch zwischen der Drahtrichtvorrichtung und der Spannzange eine
Drahtablängvorrichtung angeordnet sein, die vorzugsweise zwei gegeneinander verstellbare
Schermesser umfaßt. Dadurch ist ein einwandfreier Schneidevorgang der Drähte sichergestellt,
da der Draht in Schnittbereich bereits ausgerichtet ist.
[0014] Von besonderem Vorteil ist weiters eine Ausführungsform, bei der die Drahtzuführeinrichtung
und bzw. oder die Drahtrichtvorrichtung und bzw. oder die Draht-Ablängvorrichtung
auf einem Schlitten gelagert sind, der auf einer in Längsrichtung des Drahtes verlaufenden
Führungsbahn verstellbar gelagert und mit einem Vorschubantrieb verbunden ist. Durch
diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Drahtzuführeinrichtung gleichzeitig zum Nachschieben
des Drahtes am Ende eines Wickelvorganges zum Positionieren des Drahtanfanges für
einen weiteren Wickelvorgang bzw. zum Einfädeln des Drahtanfanges in die Spannzange
herangezogen werden kann. Dies ermöglicht es, ohne Anordnung einer weiteren Zusatzeinrichtung
den ausgerichteten Drahtanfang in die neue Anfangstellung für den nächsten Wickelvorgang
zu positionieren.
[0015] Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Spulenwickeleinrichtung, bei der der Greiferbacken
der am Maschinentisch gelagerten Spannzange, welcher der dem einzuspannenden Draht
gegenüberliegenden Seite des Spulentragkörpers zugeordnet ist, mit einer Ausnehmung
versehen ist, die sich in der Ausgangsstellung für den Wickelvorgang in dem der Drahtzuführeinrichtung
zugewandten Bereich des Greiferbackens befindet.
[0016] Schließlich ist es im Rahmen der Erfindung vorteilhaft, beim Wickeln von Spulen mit
der erfindungsgemäßen Spulenwickeleinrichtung derart vorzugehen, daß der Draht mit
den Führungsbacken der Drahtzuführeinrichtung geklemmt und gleichzeitig der Führungsarm
in seiner Ruhestellung fixiert wird, worauf der Schlitten der Drahtzuführeinrichtung
in Richtung der Spannzange vorgeschoben wird, währenddessen der Spulentragkörper mit
dem Positionsschieber an einer der beiden Greiferbacken der Spannzange angelegt wird
und daß nach dem Einführen des Drahtes in die Spannzange deren Greiferbacken geschlossen
werden, worauf die Drahtzuführeinrichtung mit dem Verstellantrieb in Spulentragkörper-Längsrichtung
von der, den Draht erfassenden Spannzange in Richtung der weiteren Spannzange bewegt
wird. Durch diese Vorgangsweise beim Wickeln von Spulen wird ein Gegenhalter zum Positionieren
der Wicklungen am Spulentragkörper eingespart und es kann der Draht gleichzeitig mit
dem Spulentragkörper durch die Spannzange erfaßt werden, da durch den Hochstellvorgang
der Drahzuführeinrichtung der Draht von der Spannzange freigestellt wird. Das ermöglicht,
daß der Spulentragkörper auch im unmittelbaren Anfangsbereich der Wicklung erfaßt
werden kann und Verformungen des Spulentragkörpers durch die beim Wickelvorgang auftretenden
Zugkräfte verringert bzw. überhaupt vermieden werden.
[0017] Nach einem weiteren Verfahrensschritt ist vorgesehen, daß der Klemmantrieb der Führungsbacken
entspannt und der Führungsarm freigegeben wird, worauf die Spannzangen mit dem Drehantrieb
um das gewünschte Ausmaß verdreht und gleichzeitig bzw. aufeinanderfolgend, vorzugsweise
schrittweise, die Führungsbacken der Drahtzuführeinrichtung mit dem Verstellantrieb
von einer Spannzange in Richtung der anderen Spannzange verschoben werden. Durch das
gezielte Entriegeln der Führungsbacken und des Führungsarmes werden während dem Aufbringen
der ersten Steilwicklung Verformungen des Drahtes vermieden und es wird weiters sichergestellt,
daß im Anschluß daran jeder beliebige Windungsablauf, vor allem auch bei rechteckigen
Spulen, durch die darauffolgende frei Beweglichkeit des Führungsarmes erzielt werden
kann.
[0018] Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird diese im folgenden anhand
der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert:
Es zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Spulenwickeleinrichtung in schematischer und schaubildlicher
Darstellung;
Fig. 2 einen Spulentragkörper mit einer auf diesen aufgebrachten Windung;
Fig. 3 eine weitere Stellung des Spulentragkörpers nach Drehung desselben um 90°;
Fig. 4 eine andere Stellung des Spulentragkörpers mit einer zum Teil bereits aufgebrachten
Wicklung;
Fig. 5 eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Spulenwickeleinrichtung in
Seitenansicht;
Fig. 6 die Spulenwickeleinrichtung aus Fig. 5 in Stirnansicht, teilweise geschnitten,
gemäß den Linien VI - VI in Fig. 5;
Fig. 7 eine Richtstation einer Drahtrichtvorrichtung in Stirnansicht und geschnitten
gemäß den Linien VII - VII in Fig. 5;
Fig. 8 eine Seitenansicht des Führungsarmes der Drahtzuführeinrichtung, teilweise
im Schnitt und in größerem Maßstab;
Fig. 9 ein Blockschaltbild einer Steuervorrichtung für die erfindungsgemäße Spulenwickeleinrichtung.
[0019] In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Spulenwickeleinrichtung 1 dargestellt. Diese
umfaßt einen Maschinentisch 2, an dem ein Drehantrieb 3 für Spannzangen 4, 5 einer
Einspannvorrichtung 6 befestigt ist. Die Spannzange 4 ist dem Maschinentisch 2 zugeordnet
und besteht aus zwei Greiferbacken 7, 8. Der Greiferbacken 8 ist mit einer Ausnehmung
9 versehen. Der Spannzange 4 ist weiters ein Zahnkranz 10 zugeordnet, der mit den
Greiferbacken 7, 8 sowie dem Drehantrieb 3 drehfest verbunden ist. Der Zahnkranz 10
kämmt mit einem Zahnrad 11 einer Zwischenwelle 12 die am Maschinentisch 2 beziehungsweise
an einer am Maschinentisch 2 befestigten Halterung 13 abgestützt ist. Die Zwischenwelle
12 ist über ein weiteres Zahnrad 14 mit einem Zahnkranz 15 der Spannzange 5 verbunden.
Die Spannzange 5 ist in der Halterung 13 gelagert sowie mit einem Längsverstellantrieb
16 und einem Querverstellantrieb 17 relativ zu dieser bewegbar. Die Spannzange 5 weist
zwei Greiferbacken 18, 19 auf, die zum Erfassen und Festhalten eines Spulentragkörpers
20, ebenso wie die Greiferbacken 7, 8 gegeneinander in Richtung der Pfeile 21 verstellbar
sind. Eine Achse 22 des Drehantriebes 3 verläuft parallel zur Längsrichtung - Pfeil,
23 - des Spulentragkörpers 20 sowie parallel zum Längsverstellantrieb 16. Die Spannzange
4 ist zum Festklemmen des Spulentragkörpers 20 und zum gleichzeitigen Festklemmen
eines Drahtanfanges 24 eines Drahtes 25 zum Herstellen einer Wicklung 26 auf dem Spulentragkörper
20 ausgebildet.
[0020] Zur Führung des Drahtes 25 zur Herstellung der Wicklung 26 auf dem Spulentragkörper
20 ist eine Drahtzuführeinrichtung 27 angeordnet. Diese Drahtzuführeinrichtung 27
ist zwischen einem Drahtmagazin 28 und dem Spulentragkörper 20 vorgesehen und weist
Führungsbacken 29, 30 auf. Der Führungsbacken 30 ist entlang einer Führung 31 mit
einem Klemmantrieb 32 gegenüber dem Führungsbacken 29 gemäß Pfeil 33 verstellbar.
Über den Klemmantrieb 32 können die Führungsbacken 29, 30 derart verstellt werden,
daß sie sowohl zum Festklemmen und Halten des Drahtes 25 als auch in einer, dem Draht
25 beiderseits unmittelbar benachbarten Stellung, zum Führen des Drahtes verwendbar
sind. Diese Verstellbarkeit des Abstandes zwischen den Führungsbacken 29, 30 ermöglicht
ein Einstellen auf verschiedene Drahtdicken. Die Führungsbacken 29, 30 mit der Führung
31 sind auf einem Schlitten 34 befestigt, der entlang einer Führungsbahn 35 mittels
eines Vorschubantriebes 36 in Vorschubrichtung des Drahtes - Pfeil 37 - verschiebbar
gelagert ist. Auf dem Schlitten 34 ist ein Verstellantrieb 38 gelagert, mit dem die
Führung 31 mit den Führungsbacken 29, 30 in Längsrichtung - Pfeil 23 - des Spulentragkörpers
20 und relativ zu diesem, verstellbar ist.
[0021] Dem Drahtmagazin 28 ist eine Bremsvorrichtung 39 zugeordnet, deren Wirkung in Abhängigkeit
vom Drahtgewicht im Magazin 28 gesteuert ist. Dazu ist der Draht auf einer Aufnahmeplatte
40 gelagert, die um eine Drehachse 41 drehbar gelagert ist. Unter der Aufnahmeplatte
40 ist eine, die Bremsvorrichtung 39 bildende Reibkupplung 42 angeordnet. Die Aufnahmeplatte
40 mit dem daraufliegenden Draht 25 ist in Längsrichtung der Drehachse freibeweglich
gelagert. Je nach dem, auf der Aufnahmeplatte 40 lagernden Gewicht des Drahtes 25,
wird ein unterschiedlicher Druck auf die Reibkupplung 42 ausgeübt. Der Widerstand
beim Abwickeln des Drahtes 25 stellt sich automatisch in Abhängigkeit vom Gewicht
des Drahtes auf der Aufnahmeplatte 40 ein. Im Bereich der Spannzange 4 ist weiters
ein Positionsschieber 43 angeordnet, der eine Zylinderkolbenanordnung 44 umfaßt. Mit
diesem Positionsschieber 43 kann während des Einfädelns des Drahtes 25 in die Spannzange
4 der Spulentragkörper 20 an die Greiferbacke 8 angelegt werden, sodaß genügend Platz
zum Einführen des Drahtes 25 zwischen dem Spulentragkörper 20 und der Greiferbacke
7 verbleibt.
[0022] In den Figuren 2 bis 4 ist gezeigt, wie die Wicklung 26 auf den Spulentragkörper
20 aufgebracht wird.
[0023] Der Spulentragkörper 20 wird unter Verwendung der Spannzange 5 mittels des Längsverstellantriebes
16 und des Querverstellantriebes 17, beispielsweise von einem Werkstückträger eines
an der Spulenwickeleinrichtung 1 vorbeilaufenden Längstransfersystemes entnommen und
zwischen den beiden Greiferbacken 7, 8 der Spannzange 4 zentriert. Mit dem Positionsschieber
43 wird der Spulentragkörper 20 an die Greiferbacke 8 der Spannzange 4 angedrückt.
Danach wird der Draht 25 mittels des Klemmantriebes 32 zwischen den Führungsbacken
29, 30 festgeklemmt - Fig.
2.
[0024] Der Drahtanfang 24 wird aus der in vollen Linien gezeichneten Stellung durch Vorwärtsbewegung
des Schlittens 34 mit dem Vorschubantrieb 36 in Deckung mit dem Spulentragkörper 20
gebracht. Dann werden die Greiferbacken 7, 8 geschlossen, sodaß sie den Spulentragkörper
20 und den Draht 25 festklemmen. Der Draht 25 befindet sich dann in der in Fig. 2
mit strichlierten Linien gezeichneten Stellung. Daran anschließend wird die Drahtzuführeinrichtung
27 über den Verstellantrieb 38 in Längsrichtung - Pfeil 23 - des Spulentragkörpers
20 hochgehoben, sodaß der Draht 25, die in Fig. 2 mit strich-punktierten Linien eingezeichnete
Stellung, einnimmt. Der Draht 25 ist hierbei noch' immer zwischen den beiden Führungsbacken
29 und 30 eingeklemmt, um ein einwandfreies Herstellen dieser Steilwicklung zu ermöglichen.
Diese Steilwicklung im ersten Wicklungsgang ermöglicht ein Freistellen der Drahtzuführeinrichtung
27 von den Greiferbacken 7 bzw. 8. Um die Hubhöhe beziehungsweise die Steigung der
ersten Wicklung, falls erforderlich auch gering halten zu können, kann der Greiferbacken
8 der Spannzange 4 mit einer Ausnehmung 9 versehen sein, sodaß es bei dem darauffolgenden
Drehvorgang des Spulentragkörpers 20 zu keinen gegenseitigen Behinderungen zwischen
der Drahtzuführeinrichtung 27 und der Spannzange 4 kommen kann. Nach der Herstellung
des ersten steilen Windungsganges werden die Führungsbacken 29, 30 gelockert - wie
durch die strichlierte Darstellung des Führungsbackens 29 in Fig. 2 angedeutet - und
der Spulentragkörper 20 wird in Drehrichtung des Drehantriebes 3 - Pfeil 45 - um 90°
verdreht.
[0025] In Fig. 3 ist die um 90° verdrehte Stellung des Spulentragkörpers 20 dargestellt.
Anschließend an den Drehvorgang wird der Draht 25 mit den beiden Führungsbacken 29,
30 - wie mit vollen Linien gezeigt - festgeklemmt und in die mit strich-punktierten
Linien gezeichnete Stellung nach unten gebogen. Dies ermöglicht ein Herstellen der
folgenden Wicklungsgänge der Wicklung 26 mit geringerer Steigung. Nach dem Biegevorgang
werden die beiden Führungsbacken 29, 30 wieder soweit voneinander distanziert, daß
der Draht 25 zwischen diesen frei hindurchlaufen kann. Wie aus Fig. 3 weiters ersichtlich
ist, ist die Greiferbacke 7 in ihrem, dem Spulentragkörper 20 zugewandten Endbereich
mit einer Ausnehmung zum gleichzeitigen Spannen des Drahtes 25 versehen und es ist
auch die Ausnehmung 9 im Spulentragkörper 20 ersichtlich.
[0026] In Fig. 4 ist der Spulentragkörper nach einer.weiteren Drehung um 90° in Richtung
des Pfeiles 45 dargestellt. Der Draht 25 läuft unbehindert zwischen den Führungsbacken
29, 30 und die Steigung des folgenden Windungsganges ist kleiner als die der ersten
Windung.
[0027] Mit der gleichbleibenden Steigung werden nunmehr die restlichen Windungsgänge der
Wicklung 26 hergestellt, bis sich der Draht 25 in der in Fig. 1 mit vollen Linien
gezeichneten Stellung befindet. Diese Stellung der Drahtzuführeinrichtung 27 sowie
der Spannzangen 4, 5 ist nach Fertigstellung der Wicklung 26 erreicht. Nach Fertigstellung
der Wicklung 26 kann der Draht 25 zwischen der Drahtzuführeinrichtung 27 und dem Spulentragkörper
20 mit einer beliebigen Ablängvorrichtung abgelängt und die Spannzange 4 geöffnet
werden, worauf der Spulentragkörper 20 mit der fertigen Wicklung 26 mittels der Spannzange
5 zurück zu einem Werkstückträger oder in eine Ausgabeposition gebracht wird.
[0028] In den Fig. 5 bis 8 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spulenwickeleinrichtung
46 dargestellt, die eine Einspannvorrichtung 47 sowie eine Drahtzuführeinrichtung
48 umfaßt. Die Einspannvorrichtung besteht aus zwei Spannzangen 49, 50. Die Spannzange
49 ist in einem Maschinentisch 51 gelagert, an dem auch ein Drehantrieb 52 für die
Spannzangen 49, 50 befestigt ist. Ein Draht 53 zum Herstellen einer Wicklung auf einem
Spulentragkörper 54 wird von einem Drahtmagazin 55 über eine Drahtrichvorrichtung
56 der Drahtzuführeinrichtung 48 zugeführt. Die Drahtzuführeinrichtung 48, die Drahtrichtvorrichtung
56 und eine Drahtablängvorrichtung 57 sind auf einem Schlitten 58 entlang einer Führungsbahn
59 in Drahtlängsrichtung mit einem Vorschubantrieb 60 verschiebbar gelagert. Die Führungsbahn
59 für den Schlitten 58 ist in einem Traggestell 61 abgestützt, welches über einen
Verstellantrieb 62 in Längsrichtung - Pfeil 63 - einer Achse 64 des Drehantriebes
52 verstellbar ist. Der Verstellantrieb 62 weist einen Servomotor 65, z. B. einen
Gleichstromservomotor mit Tachogeneratorregelung, auf, der mit einer Gewindespindel
66 gekuppelt ist. Das Traggestell 61 ist über zwei Führungssäulen 67 geradlinig geführt
und über eine Wandermutteranordnung 68 mit der Gewindespindel 66 wirkverbunden. Der
Drehantrieb 52 ist durch einen Servomotor 69 gebildet. Durch die Verwendung zweier
Servomotoren für die Drehbewegung des Spulentragkörpers 54 sowie für den Drahtvorschub
in Spulentragkörperlängsrichtung - Pfeil 63 - kann über eine Programmsteuereinheit
- wie dies anhand eines Schaltplanes in Fig. 9 noch näher erläutert werden wird -
eine universelle Anpassung der Einrichtung, zur Herstellung von Wicklungen mit unterschiedlichen
Steigungen bzw. Wicklungszahlungen und dgl. erreicht werden.
[0029] Die Drahtrichtvorrichtung 56 besteht aus mehreren Richtstationen 70, 71, 72. Diese
Richtstationen sind in Längsrichtung des Drahtes 53 hintereinander auf dem Schlitten
58 angeordnet.
[0030] In Fig. 7 ist die Richtstation 70 im Schnitt dargestellt. Die weiteren Richtstationen
71 und 72 entsprechen in ihrer Ausführungen der in Fig. 7 dargestellten Richtstation.
Jede Richtstation weist zwei Richtbacken 73, 74 auf, zwischen welchen der Draht 53
hindurchgeführt wird. Der Richtbacken 73 ist über einen Mitnehmer 75 mit einem Kolben
76 verbunden, der entgegen der Wirkung einer Feder quer zur Längsrichtung des Drahtes
53 - Pfeil 77 - verstellbar ist. Zum geradlinigen Ausrichten des Drahtes 53 werden
die hintereinanderliegenden Richtstationen 70, 71, 72 mit Druckmittel beaufschlagt,
und der Draht wird zwischen den Richtbacken 73, 74 geklemmt und damit in Längsrichtung
ausgerichtet.
[0031] Die Drahtzuführeinrichtung 48 - gemäß Fig. 5 - umfaßt neben den Führungsbacken, von
welchen die Führungsbacke 78 ersichtlich ist und deren Funktion jenen der Führungsbacken
29, 30 nach Fig. 1 entspricht, einen Führungsarm 79, der um eine Achse 80 quer zur
Längsrichtung des Drahtes 53 verschwenkbar ist. Über eine Festellvorrichtung 81 kann
dieser Führungsarm 79 in einer, mit der Drahtlängsrichtung fluchtenden Stellung, fixiert
werden. Dem Führungsarm 79 ist eine Drahtumlenkrolle 82 vorgeordnet.
[0032] Die Feststellvorrichtung 81 umfaßt einen Feststellarm 83, der mit einem Antrieb 84
in Richtung des Führungsarmes 79 verstellbar ist - strichlierte Stellung - um den
Führungsarm in der mit dem Draht 53 fluchtenden Stellung zu fixieren. Diese fixierte
Stellung wird benötigt, um beim Vorschub der Drahtzuführeinrichtung 48 mit dem Schlitten
58 ein exaktes Einfädeln des Drahtanfanges zwischen den Greiferbacken der Spannzange
49 zu ermöglichen. Der Vorgang ist gleich dem, wie er zu Fig. 1 beschrieben wurde.
[0033] Wie weiters der Darstellung in Fig. 5 zu entnehmen ist, ist die Drahthaspel 85 auf
einem, am Maschinentisch 86 gelagerten Schwenkarm aufgehängt. Über einen Meßwertgeber
87 kann das Gewicht der Drahthaspel 85 ermittelt werden. Anhand des festgestellten
Gewichtes kann die Abspulgeschwindigkeit bzw. die Bremswirkung in Abhängigkeit vom
Haspelgewicht festgelegt werden, um eine Überbeanspruchung des Drahtes 53 beim Abziehen
von der Drahthaspel 85 zu vermeiden. Um eine gleichmäßige Zuführung des Drahtes 53
während des Wickelvorganges zu ermöglichen, wird die Haspel 85 durch einen Motor 88,
z. B. einen Synchronwechselstrommotor, im Sinne des Pfeiles 89 gedreht. Die Steuerung
dieses Motors 88 erfolgt mittels einer Drahtschlaufensteuerung 90, wobei ein Geber
91 anhand der Spannung im Draht 53 zwischen der Drahthaspel 85 und der Drahtrichtvorrichtung
56 den Motor 88 ein- oder ausschaltet. Wird die Wicklung auf dem Spulentragkörper
54 hergestellt und Draht 53 benötigt, so spannt sich der Draht 53 zwischen der Drahthaspel
85 und der Drahtrichtvorrichtung 56 und der Geber 91 wird entgegen der Wirkung der
Zugfeder verschwenkt. Diese Verschwenkung wird an die Drahtschlaufensteuerung 90 weitergemeldet
und dadurch der Motor 88 aktiviert. Ist der Wickelvorgang beendet, so kommt es durch
das Festhalten des Drahtes im Bereich der Drahtzuführeinrichtung 48 und der weiteren
Drehung der Drahthaspel 85 mit dem Motor 88 zu einem Entspannen bzw. einer Schlaufenbildung
des Drahtes 53 zwischen der Drahthaspel 85 und der Drahtrichtvorrichtung 56. Durch
die Zugefeder wird nun der Geber 91 in Richtung auf den Draht 53 verschwenkt. Das
dadurch ausgelöste Meßsignal führt in der Drahtschlaufensteuerung 90 zu einem Unterbrechen
der Stromzufuhr zum Motor 88.
[0034] In Fig. 6 ist der Maschinentisch 86 ersichtlich, auf dem zwei Transportvorrichtungen
92 für Werkstückträger 93 angeordnet sind. Auf den Werkstückträgern sind Aufnahmen
für die Spulentragkörper 54 angeordnet. Mit der Transportvorrichtung 92 werden die
Werkstückträger 93 von einer Bearbeitungsstation zur anderen vorwärtsbewegt. Im Bereich
der Spulenwickeleinrichtung 1 ist am Maschinentisch 86 ein Ständer 94 einer Handhabungseinrichtung
95 gelagert. Mittels eines Querverstellantriebes 96 und eines Längsverstellantriebes
97 kann die Spannzange 50 aus der in vollen Linien gezeichneten Wickelstellung in
eine, oberhalb des Werkstückträgers 93 befindliche Entnahmestelle für den Spulentragkörper
54 verfahren werden. Ein mit der Spannzange 50 direkt gekuppelter Zahnkranz 98 ist
während dieser Verfahrbewegung nicht im Eingriff mit einem Zahnrad 99 einer Zwischenwelle
100. Um während dieser Verschiebebewegung eine Lagefixierung der Spannzange 50 sicherzustellen,
ist am Lagerkörper 101 der Handhabungseinrichtung 95 eine Feststellvorrichtung 102
angeordnet. Diese umfaßt einen, in Richtung des Zahnkranzes 98 beweglichen, an die
Zahnform desselben angepaßten Anschlag, der zwischen zwei Zähnen des Zahnkranzes 98
zu dessen Fixierung eingreift. Dadurch wird auch beim Zurückführen der Spannzange
50 in die Wickelstellung ein sicherer Eingriff in die Zähne des Zahnrades 99 sichergestellt.
Die Zwischenwelle 100 ist über ein weiteres Zahnrad mit einem, auf der Spannzange
49 befestigten Zahnkranz 103 gekuppelt, der mit dem Servomotor 69 des Drehantriebes
52 verbunden ist.
[0035] In Fig. 8 ist der Führungsarm 79 in größerem Maßstab dargestellt. Aus dieser Darstellung
ist die Achse 80 ersichtlich, um die der Führungsarm 79 quer zur Drahtlängsrichtung
verschwenkbar ist. Zur knickungsfreien Führung des Drahtes 53 bei Verschwenkungen
des Führungsarmes 79 ist im Bereich der Achse 80 die Drahtumlenkrolle 82 angeordnet.
Zum Fixieren des Führungsarmes 79 in der mit der Drahtlängsrichtung fluchtenden Stellung
dient die Feststellvorrichtung 81, deren Anschlagarm 104 über einen Antrieb 105 in
die strichliert gezeichnete Stellung bewegt werden kann, in welcher er in eine Ausnehmung
des Führungsarmes 79 eingreift und diesen gegen Drehbewegungen um die Achse 80 fixiert.
Weiters ist in dieser Darstellung noch die Führungsbacke 78 der Drahtzuführeinrichtung
48 ersichtlich, mit der der Draht 53 beim Einfädeln des Drahtes in die Spannzange
49 geklemmt werden kann. Während des Wickelbetriebes dient die Führungsbacke 78 mit
der dieser gegenüberliegenden Führungsbacke als Führungsorgan für den Draht 53.
[0036] In Fig. 9 ist eine Steuervorrichtung 106 für die Spulenwickeleinrichtung 1 als Blockschaltbild
dargestellt. Diese Steuervorrichtung 106 umfaßt eine Stromversorgung 107, ein Anzeige-und
Bedienungsfeld 108, eine Ablaufsteuerung 109, eine Bahnsteuervorrichtung 110, einen
externen Programmträger 111 sowie Servosteuerungen 112 und 113. Die Ablaufsteuerung
109 ist über Verteiler 114 mit den einzelnen Antrieben, beispielsweise dem Längsverstellantrieb
16 und dem Querverstellantrieb 17 - gemäß Fig. 1 - sowie dem Klemmantrieb 32, bzw.
dem Verstellantrieb 38, verbunden. Weiters sind mit dem Verteiler noch die betreffenden
Steuer- und Überwachungsorgane verbunden, die das Erreichen der Endstellungen bei
Beaufschlagen der verschiedenen Antriebe 16, 17, 32, 38, 36 usw. anzeigen und an die
Ablaufsteuerung zur Einleitung der weiteren Arbeitsschritte übermittelt werden.
[0037] Die Bahnsteuerung 110 für den Drehantrieb 3 bzw. 52 und den Verstellantrieb 38 bzw.
62 ist unter Zwischenschaltung der Servosteuerungen 112 und 113 mit diesen Antrieben
verbunden. Der Drehantrieb 3 bzw. 52 und der Verstellantrieb 38 bzw. 62 werden durch
Gleichstromservomotoren bzw. durch hydraulische Servoantriebe gebildet. Wie bei den
Antrieben 52 und 62 in Figur 5 gezeigt, ist der jeweilige Drehantrieb 52 bzw. Verstellantrieb
62 mit einem Tachogenerator 115 und einem Winkelgeber 116 direkt gekuppelt. Die Gleichförmigkeit
der Drehbewegung wird durch Übermittlung der Meldesignale über die Tachogeneratoren
115 von den Antrieben zu den Servosteuerungen 112 und 113 sichergestellt. Über die
inkrementalen Winkelgeber 116 wird dann jeweils die Stellung des Antriebes anhand
der durchgeführten Drehbewegung an die Bahnsteuervorrichtung 110 rückgemeldet und
dort ein Vergleich zwischen dem Istzustand und dem, durch den externen Programmträger
111 vorgegebenen Sollzustand herstellt. Ist eine Soll-Ist-Übereinstimmung erreicht,
so wird der Antrieb -3 bzw. 38 bzw. 52 bzw. 62 gestoppt. Um jeweils am Beginn der
Wickelbewegung eine exakte Ausgangsbasis zu erhalten, ist der Wandermutteranordnung
68 ein Referenzgeber 117, z. B. ein elektromagnetischer Näherungsschalter und der
Wickelachse bzw. dem Drehantrieb 3, 52 ein Referenzgeber 118 - Fig. 5 -, der beispielsweise
durch einen mechanisch betätigbaren Schalter gebildet sein kann zugeordnet. Vor Beginn
des Wickelvorganges wird die Wandermutteranordnung 68 und der Drehantrieb 3, 52 jeweils
in die durch den Referenzgeber festgelegte Ausgangsstellung verbracht, um eine gleiche
Basis für den Ablauf des Wickelprogrammes zu erhalten.
[0038] Während durch die Ablaufsteuerung 109 sämtliche Zusatzfunktionen der Spulenwickeleinrichtung
gesteuert und überwacht werden, dient die Bahnsteuervorrichtung 110 ausschließlich
zur Steuerung und Überwachung des Wickelvorganges. Die Trennung der beiden Steuervorrichtungen
schafft die Möglichkeit, über einen externen Programmträger 111 die verschiedensten
Wickelprogramme, unter Beibehaltung desselben Ablaufsteuerungssystemes einzuspeisen.
1. Spulenwickeleinrichtung (1) mit einer Einspannvorrichtung (6,47) für den Spulentragkörper
(20,54) sowie mit einer Drahtzuführeinrichtung (27,48), dadurch gekennzeichnet, daß
die Einspannvorrichtung (6, 47) für den Spulentragkörper (20, 54) mit einem über eine
Steuervorrichtung (106) beaufschlagbaren Drehantrieb (3, 52) verbunden ist, dessen
Achse (22, 64) parallel zur Längsrichtung (23, 63) des Spulentragkörpers (20, 54)
verläuft und daß die Drahtzuführeinrichtung (27, 48) mit einem mit der Steuervorrichtung
(106) verbundenen Verstellantrieb (38, 62) zusammenwirkt und mit diesem parallel zur
Spulentragkörper- Längsrichtung (23, 63) sowie relativ zum Spulentragkörper (20, 54)
verstellbar ist.
2. Spulenwickeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannvorrichtung
(6, 47) zwei in Spulentragkörper-Längsrichtung (23, 63) voneinander distanzierte Spannzangen
(4, 5; 49, 50) aufweist, denen ein gemeinsamer Drehantrieb (3, 52) zugeordnet ist
und daß vorzugsweise eine Spannzange (5, 50) in und gegebenefalls senkrecht zur Spulentragkörper-
Längsrichtung (23, 63) mit einem Längsverstellantrieb (16, 97) bzw. einem Querverstellantrieb
(17, 96), insbesondere einer Handhabungseinrichtung (95), relativ zur weiteren Spannzange
(4, 49) verstellbar ist.
3. Spulenwickeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine,
insbesondere die am Maschinentisch (2, 86) gelagerte, Spannzange (4, 49) mit einem
Positionsschieber (43) für den Spulentragkörper (20, 54) versehen und vorzugsweise
zum gleichzeitigen Festklemmen des Spulentragkörpers (20, 54) und des Drahtes (25,
53) ausgebildet ist.
4. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehantrieb (3, 52) mit einer, insbesondere der am Maschinentisch (2, 86)
gelagerten Spannzange (4, 5; 49, 50), die einen Zahnkranz (10) aufweist, drehfest
verbunden ist und daß dem Zahnkranz (15) der anderen Spannzange (5, 4; 50, 49) eine
am Lagerkörper (101) der Spannzange (5, 50) befestigte Feststellvorrichtung (102)
zugeordnet ist, wobei der Zahnkranz (10, 98) in der Wickelstellung der Spannzange
(5, 50) mit einem Zahnrad (14, 99) und einer Zwischenwelle (12) kämmt, die über die
Spannzange (4, 49) drehfest mit dem Drehantrieb (3, 52), insbesondere über ein Zahnrad
(11) und einen Zahnkranz (10) verbunden ist.
5. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drahtzuführeinrichtung (27, 48) zwei gegeneinander verstellbare Führungsbacken
(29, 30; 78) aufweist, die über einen Klemmantrieb (32) gegeneinander verstellbar
sind.
6. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drahtzuführeinrichtung (27, 48) einen, um eine parallel zum Spulentragkörper
(20, 54) ausgerichtete Achse (22, 64) verschwenkbaren, der Spannzange (4, 49) zugeordneten
Führungsarm (79) umfaßt, wobei dem Führungsarm (79) eine Feststellvorrichtung (81)
zugeordnet ist und daß zwischen den Führungsbacken (29, 30; 78) und dem Führungsarm
(79) eine Drahtumlenkrolle (82) angeordnet ist.
7. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drahtzuführeinrichtung (27, 48) ein Drahtmagazin (28, 55) vorgeordnet und
gegebenenfalls dem Drahtmagazin (28, 55) eine selbsttäige Bremsvorrichtung (39) zugeordnet
ist, die, insbesondere über die Steuervorrichtung (106), in Abhängigkeit vom Drahtmagazingewicht
verstellbar ist, wobei vorzugsweise das Drahtmagazin (28, 55) eine horizontal ausgerichtete
Aufnahmeplatte (40) aufweist, die über eine Reibkupplung (42) auf einer Drehachse
(41) abgestützt ist.
8. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Drahtzuführeinrichtung (27, 48) und dem Drahtmagazin (28, 55) eine
Drahtrichtvorrichtung (56) angeordnet ist, die vorzugsweise mehrere geradlinig hintereinander
angeordnete Richtstationen (70, 71, 72) aufweist, zwischen deren mit einem Antrieb
gegeneinander verstellbaren Richtbacken (73, 74) der Draht (25, 53) hindurchführbar
ist.
9. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Drahtrichtvorrichtung (56) und der Spannzange (4, 49) eine Draht-Ablängvorrichtung
(57) - angeordnet ist, die vorzugsweise zwei gegeneinander verstellbare - Schermesser
umfaßt.
10. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drahtzuführeinrichtung (27, 48) und bzw. oder die Drahtrichtvorrichtung (56)
und bzw. oder die Draht-Ablängvorrichtung (57) auf einem Schlitten (34, 58) gelagert
sind, der auf einer in Längsrichtung des Drahtes (25, 53) verlaufenden Führungsbahn
(35, 59) verstellbar gelagert und mit einem Vorschubantrieb (36, 60) verbunden ist.
11. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Greiferbacken (8) der am Maschinentisch (2) gelagerten Spannzange (4), welcher
der dem einzuspannenden Draht (25) gegenüberliegenden Seite des Spulentragkörpers
(20) zugeordnet ist, mit einer Ausnehmung (9) versehen ist, die sich in der Ausgangsstellung
für den Wickelvorgang in dem, der Drahtzuführeinrichtung (27) zugewandten Bereich
des Greiferbackens (8) befindet.
12. Verfahren zum Wickeln von Spulen mit einer Spulenwickeleinrichtung nach einem
der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (25, 53) mit den Führungsbacken
(29, 30; 78) der Drahtzuführeinrichtung (27, 48) geklemmt und gleichzeitig der Führungsarm
(79) in seiner Ruhestellung fixiert wird, worauf der Schlitten (34, 58) der Drahtzuführeinrichtung
(27, 48) in Richtung der Spannzange (4, 49) vorgeschoben wird, währenddessen der Spulentragkörper
(20, 54) mit dem Positions-schieber (43) an einer der beiden Greiferbacken (7, 8)
der Spannzange (4) angelegt wird und daß nach dem Einführen des Drahtes (25, 53) in
die Spannzange (4) deren Greiferbacken (7, 8) geschlossen werden, worauf die Drahtzuführeinrichtung
(27, 48) mit dem Verstellantrieb (38, 62) in Spulentragkörper- Längsrichtung (23,
63) von der den Draht (25, 53) erfassenden Spannzange (4; 49) in Richtung der weiteren
Spannzange (5; 50) bewegt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmantrieb (32)
der Führungsbacken (29, 30; 78) entspannt und der Führungsarm (79) freigegeben wird,
worauf die Spannzangen (4, 5; 49, 50) mit dem Drehantrieb (3, 52) um das gewünschte
Ausmaß verdreht und gleichzeitig bzw. aufeinanderfolgend, vorzugsweise schrittweise,
die Führungsbacken (29, 30; 78) der Drahtzuführeinrichtung (27, 48) mit dem Verstellantrieb
(38, 62) von einer Spannzange (4, 49) in Richtung der anderen Spannzange (5, 50) verschoben
werden.