[0001] Die Erfindung betrifft einen Dreiachsen-Schlitten einer Mehrfach-Wickelmaschine für
elektrische Spulen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
[0002] Bei Mehrfach-Wickelmaschinen ist es üblich zur Bewegung der Drahtführer und Schneidvorrichtungen
einen frei programmierbaren in X-,Y-,Z-Achsen verschiebbaren Schlitten zu verwenden,
wobei an dessen vorderen Stirnseite ein Träger für die Drahtführer und Schneidvorrichtungen
vorgesehen ist. Der Schlitten stellt eine verhältnismässig grosse zu bewegende Masse
dar und erfordert einen grossen Platzbedarf infolge jeweils einer zentral in der Y-Achse
und der Z-Achse verlaufende Gewindespindel, wodurch die Freizügigkeit der konstruktiven
Ausgestaltung eingeengt ist und die Zugänglichkeit in Bereichen der Wickelkörper,
der Drahtführungen, der Zubehörteile u.ä. beeinträchtigt wird. Durch Zusammenwirken
der Drahtführer mit den Schneidvorrichtungen ist eine universelle Bearbeitung der
Wicklungsdrahtenden bei unterschiedlichsten Spulenformen, sowohl mit radial als auch
mit axial an Spulenkörpern angeordneten Anschlussstiften möglich, wobei eine grosse
Genauigkeit beim Führen, Wickeln und Positionieren der Wicklungsdrähte, insbesondere
von Drahtabschnitten, erforderlich ist. Eine derartige Wickelmaschine ist aus der
DE 35 31 730 bekannt.
[0003] Eine Bewicklung von elektrischen Spulen mit mehreren Wicklungen, insbesondere bei
sogenannten Zweikammer-Spulen, beispielsweise mit einer Primär- und einer Sekundär-Wicklung,
erfolgt üblicherweise entweder in einer Serie-Bewicklung, indem bei allen Spulen zuerst
die erste (Primär-) Wicklung und nachfolgend die zweite (Sekundär-) Wicklung gewickelt
wird oder erfolgt die Bewicklung auf einer Wickelmaschine gemäss der EP 0507 376 A1,
welche Drahtführungsköpfe mit zwei zueinander versetzten schwenkbaren Drahtführern
aufweist, wobei sich jeweils ein Drahtführer in Arbeitsposition und der andere in
Warteposition befindet, so dass auf derselben Wickelmaschine zuerst die erste (Primär-)
Wicklung und unmittelbar danach die zweite (Sekundär-) Wicklung bewickelbar sind.
[0004] Bei Fertigungsstrassen ist es üblich, dass jeder Spulenkörper zuerst auf einer Wickelmaschine
mit der ersten (Primär-) Wicklung und unmittelbar danach auf einer nachfolgenden zusätzlichen
Wickelmaschine mit der zweiten (Sekundär-)Wicklung bewickelt wird.
[0005] Das erfordert einerseits einen grösseren Zeit- bzw. Investitionsaufwand und die Handhabung,
insbesondere durch mehrfaches Einrichten, Positionieren der Spulenkörper, mehrfaches
Anbringen der Drahtenden an die Anschlussstifte erschwert wird und die Genauigkeit,
insbesondere bei extrem kleinen Spulen beeinträchtigt wird.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dreiachsen-Schlitten so weiterzubilden,
dass durch Reduzierung der Schlittengewichte die zu bewegende Masse verringert, die
Wickelgenauigkeit durch Erhöhung der Schlitten-Steifigkeit erhöht und durch Platzersparnis
Freiräume in den Bereichen der Drahtzuführung und der Wickelkörper geschaffen werden
sollen. Weiterhin soll alternativ gewährleistet sein, dass bei der Bewicklung von
Zweikammer-Spulenkörpern jede Kammer bei einem frei wählbaren Drahtvorschub mit einer
beliebigen Wicklung parallel autonom bewickelbar ist und die Drahtenden an die Anschlussstifte
fixierbar sind.
[0007] Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale
gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
[0008] Durch die erfindungsgemässe Anordnung der beiderseitig unmittelbar im Bereich der
Y-,Z-Führungsschlitten aussenliegenden parallelen Y- und Z-Gewindespindeln sind kürzere
Schlittenführungen auch bei grossen Führungsabständen möglich, wobei eine genauere
Führung der Schlitten gewährleistet ist und ein Verkanten der Führungsschlitten vermieden
wird.
[0009] Durch leichtere Bauweise und grössere Steifigkeit sind schnellere Schlittenbewegungen
des Dreiachsen-Schlittens möglich, wodurch die Schwingungen (Vibrationen) der gesamten
Wickelmaschine wesentlich herabgesetzt werden.
[0010] Durch eine Gewichtsabnahme der Dreiachsen-Schlitten, insbesondere der Y- und Z-Führungsschlitten,
wird die zu bewegende Masse verringert, wodurch eine Energieersparnis erzielt wird.
[0011] Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die durch Gewindespindeln an und für sich
präzisen spielfreien Bewegungen der in Y- und Z-Achsen geführten Führungsschlitten
bei der über Querverbindungen stattfindenden Uebertragung, durch das Uebertragungsverhältnis
von mindestens 1 : 3 zwischen den Durchmessern der Gewindespindeln zu den Durchmessern
der Zahnriemenräder gewährleistet bleiben.
[0012] Ein U-förmiges Gestell der Mehrfach-Wickelmaschine ermöglicht im Bereich der Wickelspindeln
einen Freiraum zu schaffen, im welchen Einrichtungen zum Wegführen der Drahtreste,
Bandagiergeräte, Handling-Einrichtungen für zusätzliche Arbeitsoperationen während
der Wickelvorgänge angeordnet werden können.
[0013] Zwischen den beiderseitig aussenliegend parallel zueinander verlaufenden vertikal
bzw. horizontal angeordneten Y- bzw. Z-Gewindespindeln gebildete Freiraum ermöglicht
in vorteilhafter Weise eine Anordnung von Drahtvorratsrollen und/oder Zubehörteile,
wie Draht-Verdrillgeräte, Abisoliergeräte und/oder von Drahtführungs-Elementen.
[0014] Durch diese geschaffene Freiräume werden die Draht-Zuführungen sowie die Drahtverbindungenzu
den einzelnen Hilfsgeräten wesentlich verkürzt, was sich auf den Arbeitsablauf, insbesondere
genaue Drahtführung, Platzbedarf und bessere Zugänglichkeit für die Bedienung günstig
auswirkt.
[0015] Ein besonderer Vorteil besteht bei einer alternativen Ausbildung der Mehrfach-Wickelmaschine
mit zwei in X-,Y-,Z- und X'-,Y'-,Z'-Achsen verschiebbaren Schlitten-Einheiten zur
Bewicklung von Zweikammer-Spulenkörpern, bei welchen jede der beiden Kammern bei einem
frei wählbaren Drahtvorschub mit einer beliebigen Wicklung gleichzeitig parallel autonom
bewickelbar ist.
[0016] In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.
[0017] Es zeigen:
Fig.1 eine perspektivische Ansicht einer zum Stand der Technik gehörenden Mehrfach-Wickelmaschine
für elektrische Spulen mit einem in X-,Y-,Z-Achsen verschiebbaren Schlitten mit einem
Zentralantrieb für die Y- und Z-Achsen.
Fig.1A ein vereinfachtes Schema der in den Y- und Z-Achsen zentral angeordneten Gewindespindeln
gemäss der Fig.1,
Fig.2 eine perspektische Ansicht einer Mehrfach-Wickelmaschine für elektrische Spulen
mit einem in X-,Y-,Z-Achsen verschiebbaren Schlitten mit erfindungsgemäss in den Y-
und Z-Achsen beiderseitig aussenliegend angeordneten Y- und Z-Gewindespindeln.
Fig.2A ein vereinfachtes Schema der in Y- und Z-Achsen angeordneten Gewindespindeln
gemäss der Fig.2,
Fig.3 eine Frontansicht des X-,Y-,Z-Schlittens gemäss der Fig.2,
Fig.4 eine Draufsicht auf den in X-,Y-,Z-Achsen verschiebbaren Schlitten gemäss der
Fig.2 und 3,
Fig.5 eine Frontansicht einer gegenüber der Fig.2,2A, 3 und 4 abgewandelten Wickelmaschine
für elektrische Spulen mit zwei in X-,Y-,Z- und X'-,Y'-,Z'-Achsen verschiebbaren Schlitten-Einheiten,
Fig.5A eine Seitenansicht der Wickelmaschine gemäss der Fig.5,
Fig.6 eine Frontansicht der zwei Schlitten-Einheiten gemäss der Fig.5,
Fig.7 eine Draufsicht der zwei Schlitten-Einheiten gemäss der Fig.5 bzw.6, und
Fig.8 eine Detailansicht einer Wickelstelle der Wickelmaschine betätigbar mit zwei
Schlitten-Einheiten entlang der Linie A-A gemäss der Fig.5.
[0018] In den Fig.1 und 1A ist eine zum Stand der Technik gehörenden Spulenwickelmaschine
10 mit einem X-,Y-,Z-Schlitten 20,22 dargestellt, welcher auf einem an einem Gestell
11 aufliegenden Support 14 mit Wickelspindeln 16/1-16/12 angeordnet ist. Längs der
X-Achse des Schlittens verläuft ein Querschlitten 20 und ein in Richtung von Y-,Z-Achsen
bewegbarer Schlitten 22, der von einem Zentralantrieb 24,25,26,27 jeweils mittels
einer Spindelmutter 25 bzw.27 über eine vertikal angeordnete Y-Gewindespindel 24 bzw.
eine horizontal angeordnete Z-Gewindespindel 26 von einem nicht dargestellten Antriebsmotor
antreibbar ist. Der Schlitten 22 ist mittels mit Führungsschienen versehenen Trägern
47,47' in der Z-Achse verschiebbar. Entlang der beispielsweise 12 Wickelstellen 16/1-16/12
ist auf dem Y-,Z-Achsen-Schlitten 22 ein gemeinsamer stabförmiger Träger 17 mit Drahtführern
18 und Schneidvorrichtungen 19 angeordnet.
[0019] In den Fig.2 und 2A ist eine gegenüber den Fig.1, 1A erfindungsgemäss abgewandelte
Spulenwickelmaschine 10-1 dargestellt, bei welcher der X-Schlitten 20 beibelhalten
wird, jedoch anstatt des zentral angetriebenen Y-,Z-Schlittens 22 separate aussenliegende
Y- bzw.Z-Achsen-Schlitten 30 bzw.40 mit je zwei beiderseitig der Wickelmaschine 10-1
zueinander parallel Y- bzw. Z-Gewindespindeln (siehe Fig.3 und 4) 34,34' bzw.44,44'
angeordnet sind. Die Gewindespindeln sind jeweils über mechanische Antriebselemente,
vorzugsweise über in einer Querverbindung 31 bzw.41 angeordneten Zahnriemen 32 bzw.
42 und über Zahnriemenräder 33,33' bzw.43,43' jeweils durch einen Antriebsmotor 39
bzw.49 und eine Kupplung 38 bzw.48 -wie in den Fig.3 und 4 näher gezeigt und beschrieben
wird- synchron antreibbar. Die Wickelmaschine 10-1 weist zwei auf einem U-förmigen
Gestell 12,12' aufliegende Grundplatten 13,13' auf, wobei auf dem Support 14 die Wickelspindeln
16/1-16/12 angeordnet sind. Analog zu der Fig.1 ist ein nicht dargestellter Träger
17 mit Drahtführern 18 und Schneidvorrichtung 19 vorgesehen.
[0020] In den Fig.3 und 4 ist der Y-Achsen-Schlitten 30 beiderseitig (30-Y,30-Y' - strichliert
umrahmt) in Y-Vertikalachsen bzw. der Z-Achsen-Schlitten 40 (40-Z,40-Z' - strichliert
umrahmt) ebenfalls beiderseitig in Z-Horizontalachsen (Wickelachsen) angeordnet. Zur
vertikalen Bewegung des Y-Schlittens 30-Y, 30-Y' und zur horizontalen Bewegung des
Z-Achsen-Schlittens 40-Z,40-Z' sind jeweils separate gegenüber der Wickelmaschine
10-1 beiderseitig aussenliegende parallel verlaufende vertikale Y-Führungsschlitten
36-1,36-2;36-1',36-2' bzw. 46-1,46-2;46-1', 46-2' angeordnet, welche jeweils mittels
des in der Querverbindung 31 bzw.41 und über die Zahnriemenräder 33,33' bzw.43, 43'
führbaren Zahnriemen 32 bzw.42 synchron betätigbar sind. Die Y-Achsen-Führungsschlitten
36-1,36-2;36-1',36-2' bzw. Z-Achsen-Führungsschlitten 46-1,46-2;46-1',46-2' sind über
die vertikal angeordneten Y-Gewindespindeln 34,34' bzw. über die horizontal angeordnetete
Z-Gewindespindeln 44,44' mittels Spindelmuttern 35,35' bzw.45,45' führbar, wobei jeweils
der mit der Kupplung 38 bzw.48 versehene Antriebsmotor 39 bzw.49 einseitig angeordnet
ist. Innerhalb eines Y-Supportes 29,29' sind die vertikal angeordneten Y-Achsen-Führungsschlitten
36-1,36-2;36-1',36-2' entlang von entsprechenden vertikal angeordneten Führungsschienen
37-1,37-2;37-1',37-2' führbar und abstützbar ausgebildet. Demgegenüber werden in Quersupporten
50,50' die horizontal angeordneten Z-Achsen Führungsschlitten 46-1,46-2;46-1',46-2'
entlang von entsprechenden mit Führungsschienen versehenen Trägern 47,47' geführt
und abgestützt. An den entgegengesetzten Enden der mit Zahnriemenrädern 33,33' bzw.
43,43' versehenen Y- bzw.Z-Gewindespindeln 34,34' bzw. 44,44' ist entweder der mit
Kupplung 38 bzw. 48 versehene Antriebsmotor 39 bzw.49 oder an der Y-Gewindespindel
34 bzw. an der Z-Gewindespindel 44' ein Lager 39 bzw.51 angeordnet.
[0021] Der Durchmesser D1,D1' der Zahnriemenräder 33,33' bzw.43,43' wird gegenüber dem Durchmesser
D2,D2' der Y- bzw. Z-Achsen-Gewindespindeln 34,34' bzw.44,44' derart gewählt, dass
die Ungenauigkeiten der Uebertragung, die durch Teilungsfehler, Zahnspiel und Elastizität
des Zahnriemens 32 bzw.42 enstehen können, auf einen unbedeutenden Wert reduziert
werden. In diesem Sinn hat sich ein Uebertragungsverhältnis von mindestens 1 : 3 zwischen
den Durchmessern D2,D2' und D1,D1' als zufriedenstellend erwiesen.
[0022] Wie bereits beschrieben entsteht zwischen den beiderseitig angeordneten Y- und Y'-
Vertikalachsen 30-Y,30-Y' (strichliert umrahmt) bzw. der Z- und Z'-Horizontalachsen
40-Z,40-Z'(ebenfalls strichliert umrahmt) im Bereiche der Drahtzuführungen ein Freiraum
F1. Gleichzeitig entsteht bei den Wickelmaschinen 10-1, 10-2 durch das U-förmige Gestell
12,12' gemäss der Fig.2 im Bereiche der Wickelspindeln 16/1-16/12 ein Freiraum F2
wodurch eine kompaktere Bauweise der Wickelmaschine 10-1,10-2 gewährleistet wird.
[0023] Fig.5, 5A , 6 und 7 zeigen eine gegenüber der Fig.2, 2A, 3 und 4 eine abgewandelte
Wickelmaschine 10-2, indem die drei in X-, Y-,Z-Achsen bewegbaren Schlitten eine erste
Schlitten-Einheit 20,30,40 bilden, die durch eine zweite in X'-,Y'-,Z'-Achsen bewegbare
Schlitten-Einheit 20',30',40' beiderseitig derart versetzt umschlossen ist, dass die
beiden Schlitten-Einheiten in den X-,Y-,Z-, und X'-,Y'-,Z'-Achsen autonom bewegbar
sind. Die erste Schlitten-Einheit 20,30,40 gemäss der Fig.2,2A,3 und 4 und die zweite
Schlitten-Einheit 20',30',40'gemäss der Fig.5, 5A, 6 und 7 sind im wesentlichen identisch
ausgebildet. Bei der zweiten Schlitten-Einheit 20',30',40' der Wickelmaschine 10-2
sind lediglich der Schlitten 20', die mit Führungsschienen versehene Träger 47A,47A',
die Querverbindungen 31',41' und die Zahnriemen 32',42' gegenüber der ersten Schlitten-Einheit
20,30, 40 länger ausgebildet, da die zweite Schlitten-Einheit 20',30', 40' - wie bereits
erwähnt - die erste Schlitten-Einheit 20,30,40 beiderseitig versetzt umschlingt.
[0024] In der Fig.8 ist eine beispielsweise erste auf dem angedeuteten Support 14 befestigte
Wickelspindel 16/1 der Wickelmaschine 10-2 dargestellt, die mit der ersten in X-,Y-,Z-Achsen
und der zweiten in X'-,Y'-,Z'-Achsen bewegbaren Schlitten-Einheit 20,30,40 und 20',30',40'
ausgerüstet ist. Auf der Spulenaufnahme 55 ist ein Zweikammer-Spulenkörper 52 mit
Anschlussstiften 53,53' aufgesteckt, wobei eine erste Kammer 52-1 beispielweise für
eine Primärwicklugn und eine zweite Kammer 52-2 für eine Sekundärwicklung aufweist.
Zur Bewicklung des Zweikammer-Spulenkörpers 52 sind beide in X-,Y-,Z- bzw. X'-,Y'-,Z'-Achsen
bewegbare Schlitten-Einheiten mit einem Träger 17,17' für Drahtführer 18,18' und Schneidvorrichtungen
19,19' ausgerüstet. Die Drahtenden 58,58' der über die Drahtführer zugeführten Wicklungsdrähte
56,56' werden an Halterungen (Parkierstiften) 54,54' gehalten und an Anschlussstifte
53,53' des Zweikammer-Spulenkörpers 52 angedrillt und nachfolgend abgetrennt, so dass
in den Drahthalterungen 54,54' Drahtreste 59,59' verbleiben, die nach Oeffnen der
Drahthalterungen 54,54' entfernt werden. Dadurch ist gewährleistet, dass jede der
beiden Kammern 52-1, 52-2 mit einer beliebigen Wicklung bei einem beliebigen Drahtvorschub
parallel autonom bewickelbar ist.
[0025] Durch eine hohe Steifigkeit der X-,Y-,Z-, und X'-,Y'-,Z'-Schlitten-Einheiten 20,30,40
und 20',30',40' ist gewährleistet, dass auch bei grossen Führungsabständen ein Nachfedern
der Schlitten vermieden wird.
1. Mehrfach-Wickelmaschine mit einem in drei Achsen bewegbaren Schlitten zum gleichzeitigen
lagenweisen Wickeln von Vorratsrollen abgezogenen Wicklungsdrähten auf in nebeneinander
liegende Wickelstellen rotierender Wickelkörper elektrischer Spulen, mit einem allen
Wickelstellen gemeinsamen Träger (17,17') für Drahtführer (18,18') und Schneidvorrichtungen
(19,19') und einem horizontal verschiebbaren X-Achsen-Querschlitten (20,20'), dadurch
gekennzeichnet, dass zur Y-Achsen-Vertikalbewegung bzw. Z-Achen-Horizontalbewegung
des Schlittens (30 bzw.40; 30' bzw.40') beiderseitig je zwei Y-Führungsschlitten (36-1,36-2;
36-1',36-2') bzw. Z-Führungsschlitten (46-1,46-2; 46-1',46-2') vorgesehen sind, welche
über vertikal bzw. horizontal angeordnete Y- bzw.Z-Gewindespindeln (34,34' bzw.44,44')
spielfrei führbar sind und die Y- bzw. Z-Gewindespindeln (34,34' bzw.44,44') unmittelbar
im Bereich der Führungsschlitten (36-1,36-2; 36-1'36-2' bzw. 46-1, 46-2; 46-1',46-2')
beiderseitig der Wickelmaschine (10-1,10-2) aussenliegend parallel zueinander angeordnet
sind und jeweils über eine Querverbindung (31,31' bzw. 41,41') miteinander gekoppelt
und über mechanische Antriebselemente (33,33';32,32' bzw.43,43';42,42') synchron betätigbar
sind.
2. Mehrfach-Wickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drei in
X-,Y-,Z-Achsen bewegbaren Schlitten eine erste Schlitten-Einheit (20,30,40) bilden
und dass die erste Schlitten-Einheit durch eine zweite in X'-, Y'-,Z'-Achsen bewegbare
Schlitten-Einheit (20',30',40') beiderseitig derart versetzt umschlossen ist, dass
die beiden Schlitten-Einheiten (20,30,40 und 20',30',40') in den X-,Y-,Z- und X',Y'-,Z'-Achsen
autonom bewegbar sind.
3. Mehrfach-Wickelmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen
Antriebselemente durch entlang der jeweiligen Querverbindung (31,41;31',41') führbare
Zahnriemen (32,42;32',42') und zugehörige Zahnriemenräder (33,43;33',43') gebildet
sind.
4. Mehrfach-Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass das durch die Durmesser (D2 bzw.D2') der Y- bzw.Z-Achsen-Gewindespindeln (34,34'
bzw. 44,44') und die Durchmesser (D1 bzw.D1') der Zahnriemenräder (33,33' bzw.43,43')
bestimmte Uebertragungsverhältnis (D2 : D1 bzw. D2' : D1') mindestens 1 : 3 beträgt.
5. Mehrfach-Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass in einem zwischen den beiderseitig aussenliegend parallel zueinander verlaufenden
vertikal bzw. horizontal angeordneten Y- bzw. Z-Gewindespindeln (34,34' bzw.44,44')
gebildete Freiraum (F1) Drahtvorratsrollen und/oder Zubehörteile, wie Draht-Verdrallgeräte,
Abisoliergeräte und/oder Drahtführungs-Elemente angeordnet sind.
6. Mehrfach-Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass im Bereich der Wickelspindeln (16/1 - 16/12) durch ein U-förmiges Gestell (12,12')
ein Freiraum (F2) entsteht,im welchen Einrichtungen zum Wegführen der Drahtreste,
Bandagiergeräte, Handling-Vorrichtungen für zusätzliche Arbeitsoperationen während
der Wickelvorgänge u.dgl. angeordnet sind.
7. Mehrfach-Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass zur Bewicklung von Zweikammer-Spulenkörpern (52) die Wickelmaschine (10-2) mit
der ersten (X,Y,Z)- und der zweiten (X',Y',Z')-Schlitten-Einheit (20,30,40 und 20'
30'40') ausgerüstet ist und die beiden Kammern (52-1,52-2) des Spulenkörpers (52)
mittels der beiden Schlitten-Einheiten (20,30,40 und 20',30',40') jeweils mit einer
beliebigen Wicklung bei einem beliebigen Drahtvorschub parallel autonom bewickelbar
sind.