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Dokumentenidentifikation DE3744061C2 28.10.1993
Titel Spulenwickelmaschine zum fortlaufenden Bewickeln von Spulenkörpern mit verschiebbaren Drahtführer
Anmelder Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München, DE
Erfinder Hock, Lothar, 1000 Berlin, DE;
Proks, Gerhard, Ing.(grad.), 1000 Berlin, DE;
Richter, Hans-Jürgen, 1000 Berlin, DE
DE-Anmeldedatum 22.12.1987
DE-Aktenzeichen 3744061
Offenlegungstag 13.07.1989
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 28.10.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.10.1993
IPC-Hauptklasse H01F 41/04

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spulenwickelmaschine mit mindestens einem um eine Drehachse drehbaren Drahtführer zum Aufbringen von Drahtwicklungen auf in Richtung der Drehachse angeordneten Spulenkörpern, die auf ihrer einen Seite mit den Laschen eines gemeinsamen, verschiebbaren Trägerbandes einer Transportvorrichtung für die Spulenkörper verbunden sind.

Eine derartige Spulenwickelmaschine ist aus der DE-OS 35 18 651 bekannt. Mit dieser Maschine werden insbesondere von kleinen Ferritkernen gebildete Spulenkörper zur Herstellung von Flachspulen in Chip-Bauweise von einem um seine Drehachse rotierenden Drahtführer bewickelt. Der Drahtführer ist in Richtung der Drehachse ortsfest angeordnet, und die Spulenkörper gelangen durch den Vorschub des Trägerbandes zum Bewickeln in den Bereich des Drahtführers und nach dem Wickeln wieder aus diesem heraus. Zur Verschiebung der Spulenkörper in Richtung der Drehachse muß das gesamte Trägerband entsprechend verschoben werden. Zur axialen Anordnung der einzelnen Windungen entlang der Spulenachse werden die Spulenkörper damit in Richtung der Drehachse mittels des gesamten Trägerbandes hin- und herbewegt. Die Spulenkörper sind mit ihrer einen Seite über Laschen mit dem biegsamen Trägerband als Teil der Transportvorrichtung verbunden. Auf ihrer anderen Seite sind die Spulenkörper frei auskragend. Um Schwingungen der Spulenkörper während des Wickelns aufgrund ihrer einseitigen Befestigung zu vermeiden, ist zum einen das Trägerband mit den Laschen relativ stabil und massereich aufgebaut. Zum anderen sind die Spulenkörper selbst und die Verbindungen zum Trägerband entsprechend stabil ausgelegt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spulenwickelmaschine der eingangs genannten Art anzugeben, bei der eine Verschiebung der Transportvorrichtung entfällt.

Die Erfindung geht von einer derartigen bekannten Spulenwickelmaschine aus und sieht dazu erfindungsgemäß vor, daß der Drahtführer entlang der Drehachse verschiebbar gelagert ist und daß innerhalb des Drahtführers koaxial zur Drehachse des Drahtführers ein Gegenlager angeordnet ist, das entlang der Drehachse verschiebbar ist und während des Wickelns gegen die andere Seite des jeweils zu bewickelnden Spulenkörpers gedrückt ist.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Wickelmaschine ist, daß die Vorschubbewegung allein auf den Drahtführer übertragen ist, der aufgrund seiner geringen Abmaße und seines geringen Gewichtes leicht und damit einfach verschoben werden kann.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Spulenwickelmaschine ist, daß durch das Vorsehen des Gegenlagers die Verbindung des Spulenkörpers mit dem Trägerband und dieses selbst relativ schwach gestaltet sein können, weil eine sichere Halterung des Spulenkörpers während des Wickelns durch das Gegenlager bewirkt ist. Störende Schwingungen des Spulenkörpers während des Wickelns sind so vermieden. Dabei ergeben sich im Hinblick auf die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Spulenwickelmaschine Vorteile, weil unter anderem das Trägerbandmaterial sehr dünn bemessen sein kann. Auch kann der Spulenkörper selbst relativ flexibel aufgebaut sein, was wiederum kostengünstig ist und die Verarbeitung sehr kleiner Spulenkörper ermöglicht.

Eine Spulenwickelmaschine, bei der während des Wickelvorgangs gegen die Spulenkörper auf ihrer von einer Transportvorrichtung abgewandten anderen Seite ein Gegenlager gedrückt ist, ist zwar aus der DE-OS 26 32 671 bekannt, jedoch weist diese Spulenwickelmaschine keine Drahtführer auf, die um eine Drehachse rotieren, sondern es wird der jeweilige Spulenkörper selbst gedreht. Probleme, die sich bei einem Gegenlager im Zusammenhang mit einem auf einem Kreis rotierenden Drahtführer (Kollisionsprobleme) ergeben, sind bei dieser bekannten Spulenwickelmaschine nicht vorhanden.

Weiterhin ist aus der DE-OS 27 22 340 eine Spulenwickelmaschine bekannt, mit der halbkreisförmige Spulenkörper von einem fliegenden Drahtführer bewickelt werden, der sowohl die Dreh- als auch die Vorschubbewegung ausführt. Bei dieser Maschine ist jeder Spulenkörper nur einseitig auf einer Transportvorrichtung abgestützt, weshalb die Verbindung der Spulenkörper zur Transportvorrichtung und die Transportvorrichtung selbst stabil dimensioniert sind, um Lagepositionsänderungen der frei auskragenden Spulenkörper beim Wickeln zu verhindern.

Gemäß der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spulenwickelmaschine ist vorgesehen, daß das Gegenlager derart im Drahtführer gehalten ist, daß es bei einer Verschiebung des Drahtführers entlang der Drehachse gegen die andere Seite des Spulenkörpers drückbar ist. Bei einer derartigen Anordnung ist ein zusätzlicher Steuermechanismus für die Verbindung und Trennung des Gegenlagers mit dem Spulenkörper vermieden. Das Gegenlager wird bei der Vorschubbewegung des Drahtführers in dessen Wickelanfangsposition mitgenommen, bis es die andere Seite des Spulenkörpers berührt und dagegen gedrückt wird, so daß es zu einer festen Kopplung zwischen Gegenlager und Spulenkörper kommt. Bei der Rücklaufbewegung des Drahtführers nach Fertigstellen der gesamten Spulenwicklung wird das Gegenlager bis kurz vor Erreichen der Ruhestellung des Drahtführers vom Drahtführer mitgenommen, so daß das Gegenlager beim Erreichen seiner Endstellung vom Spulenkörper entkoppelt ist.

Entsprechend einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spulenwickelmaschine kann das Gegenlager ein Rundstift sein, der mit zwei zueinander axial beabstandeten Drehlagern unmittelbar im Drahtführer gelagert ist. Solche Rundstifte sind einfach herstellbar und daher preiswert. Die Lagerung des Rundstiftes mit zwei einfachen Drehlagern, beispielsweise Kugellagern, sorgt zum einen für eine gute axiale Ausrichtung des Rundstiftes zum Drahtführer, zum anderen ist durch die Drehlager gewährleistet, daß der im Drahtführer gelagerte Rundstift die Rotationsbewegung des Drahtführers nicht mit ausführt. Eine solche Rotationsbewegung muß nämlich wegen der festen Kopplung des Gegenlagers an den starren Spulenkörper während des Wickelvorganges vermieden sein.

Für eine gute Verbindung des Gegenlagers mit dem Spulenkörper kann weiterhin in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, daß der Rundstift zentrisch an seinem dem Spulenkörper zugewandten Ende eine kegelförmige Aussparung aufweist. Eine derartige Aussparung sorgt beim Gegenfahren des Rundstiftes an die entsprechende Seite des Spulenkörpers, die beispielsweise einen kleinen Vorsprung in Form einer kleinen Lasche aufweist, für eine Selbstzentrierung des Spulenkörpers während des Wickelns.

Wenn - entsprechend einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spulenwickelmaschine - bei dieser vorgesehen ist, daß am vom Spulenkörper abgewandten Ende des Rundstiftes eine Schraubenfeder angreift, die sich am Drahtführer drehbar abstützt, ist in einfacher Weise gewährleistet, daß die für eine gute Halterung des Spulenkörpers erforderliche Gegenkraft durch das Gegenlager sichergestellt ist. Darüber hinaus können kleine Lagetoleranzen der Spulenkörper einfach ausgeglichen werden. Die federnde Verbindung zwischen dem Rundstift und dem Drahtführer sorgt dabei für eine Entkopplung zwischen beiden, so daß das Gegenlager zwar mit der erforderlichen Kraft an den Spulenkörper angedrückt wird, die Vorschubbewegungen des Drahtführers aber nicht mit ausführt.

Es kann aber auch gemäß einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spulenwickelmaschine vorgesehen sein, daß das Gegenlager in einem im Innern des Drahtführers befindlichen Einsatzteil angeordnet ist, das die Drehung des Drahtführers mit ausführt und entlang der Drehachse verschiebbar ist. In diesem Falle stützt sich das Gegenlager dann nicht direkt im Drahtführer ab. Gegenlager und Einsatzteil sind beide entlang der Drehachse verschiebbar. Dabei führt im vorliegenden Falle das Einsatzteil die Vorschubbewegung des Drahtführers nur soweit mit aus, bis es zu einer Verbindung bzw. Trennung von Gegenlager und Spulenkörper kommt. Ein derartiges Einsatzteil hat die Vorteile, daß es relativ einfach hergestellt werden kann, ggf. aus einem besonderen Material bestehen kann und in einfacher Weise eine ggf. erforderliche Veränderung des Gegenlagers in seinen konstruktiven Abmaßen erlaubt, ohne daß etwas an dem Drahtführer verändert werden müßte.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spulenwickelmaschine ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Gegenlager ein Dorn ist, der in zwei axial zueinander beabstandeten Drehlagern in einer dem Spulenkörper zugewandten zylindrischen Aussparung des Einsatzteils gelagert ist, und daß an dem vom Spulenkörper abgewandten Ende des Einsatzteiles eine Druckfeder angreift, die sich am Drahtführer abstützt. Ein Dorn ist - wie der Rundstift - ein einfach herstellbares und damit preiswertes Gegenlager. Aufgrund seiner zylindrischen Form kann er in einfachen Drehlagern, die einen axialen Abstand zueinander aufweisen, im Einsatzteil bei guter axialer Ausrichtung und guter Trennung von der Drehbewegung des Einsatzteils gelagert werden. Weiterhin ist eine einfache Vormontage des Gegenlagers mit den Drehlagern im Einsatzteil möglich. Das Vorsehen einer zylindrischen Aussparung erleichtert durch ihre Anschläge die Positionierung der koaxialen Drehlager und damit des Dornes zum Einsatzteil und damit zum Drahtführer. Ebenso wird die axiale Positionierung vereinfacht.

Durch die Druckfeder wird wiederum eine kraftschlüssige Anlage des Gegenlagers am Spulenkörper erreicht unter gleichzeitiger axialer Verschiebbarkeit des Einsatzteils, d. h. die zusammendrückbare Druckfeder gewährleistet während des Wickelvorganges eine Verbindung des Gegenlagers mit dem Spulenkörper trotz der Vorschubbewegung des Drahtführers entlang der Drehachse.

Die Verschiebbarkeit des Einsatzteiles entlang der Drehachse des Drahtführers wird in einfacher Weise erreicht, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spulenwickelmaschine das Einsatzteil mit zwei zueinander axial beabstandeten Gleitbuchsen im Drahtführer gelagert ist. Derartige Gleitbuchsen sind relativ unaufwendig und preiswert und zuverlässig.

Wie beim Rundstift kann auch bei dem Dorn vorteilhaft vorgesehen sein, daß der Dorn zentrisch an seinem dem Spulenkörper zugewandten Ende eine kegelförmige Aussparung aufweist. Vorteil ist wieder die einfache Selbstzentrierung der Spulenkörper beim Wickelvorgang.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung kann das Gegenlager aus Massenträgheitsgründen aus Titan bestehen. Die Herstellungskosten sind dabei wegen der geringen Größe des Gegenlagers gering. Auch das Einsatzteil kann vorteilhafterweise aus Titan sein. Die ggf. auftretenden rotatorischen Kräfte belasten das Gegenlager und das Trägerband relativ gering. Gleiches gilt für das Einsatzteil, das von dem Drahtführer bzw. dessen Drehbewegung mitgenommen wird, ohne eine Abbremsung des Drahtführers hervorzurufen.

Gemäß obigen Ausführungen wird das Gegenlager durch die Bewegung des Drahtführers mit dem Spulenkörper verbunden bzw. von diesem getrennt. Es ist dabei nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung besonders vorteilhaft, wenn der Drahtführer in seinem Bewegungsablauf zur Transportvorrichtung durch eine numerische Steuereinrichtung beeinflußt ist, die Einzelzeichen vorgegebener aufeinanderfolgender Zeichenketten entsprechende Steuerimpulse parallel Positionierantrieben in Form von Servomotoren zur Bewegung des Drahtführers und der Transportvorrichtung zuführt. Mit einer derartigen Steuerung sind die Dreh- und die Vorschubbewegung des Drahtführers und damit des Gegenlagers sowie die Vorschubbewegung des Trägerbandes als Teil der Transportvorrichtung derart zeitlich miteinander verknüpft, daß die Spulenwickelzeit minimal ist. Dies wird zusätzlich unterstützt durch die direkte Ansteuerung der die Bewegungen hervorrufenden Servomotoren, die digital angesteuert werden, indem diesen einfach Einzelzeichen, d. h. einzelne Bits, parallel zugeführt werden, so daß im Prinzip alle Servomotoren bzw. Antriebe zeitgleich betätigt werden können.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spulenwickelmaschine sind die Zeichenketten entsprechend den vom Drahtführer und von der Transportvorrichtung auszuführenden Bahnkurven gebildet. Die beim Wickeln auszuführenden Bahnbewegungen werden vorab ermittelt und miteinander zu einer resultierenden Bahnkurve überlagert, die in Form der Zeichenketten fest vorgegeben ist. Der Vorteil einer derartigen Steuerung liegt in der extrem hohen Positioniergeschwindigkeit des Verfahrens der einzelnen Positionierachsen der Antriebe entlang der bahnförmigen Strecke.

Die erfindungsgemäße Spulenwickelmaschine wird im folgenden anhand von besonderen Ausführungsbeispielen in ihrem Aufbau und ihrer Funktionsweise näher erläutert. Es zeigen dabei die

Fig. 1 die prinzipielle Darstellung einer Spulenwickelmaschine mit einem in einem Einsatzteil gelagerten Gegenlager, die

Fig. 2 in prinzipieller Darstellungsweise einen Ausschnitt der Spulenwickelmaschine im Bereich des Gegenlagers, welches direkt im Drahtführer gelagert ist, die

Fig. 3 einen Datenträger zur Steuerung des Drahtführers bzw. des Gegenlagers und der Transportvorrichtung und die

Fig. 4 einen Schaltplan der Steuereinrichtung.

In der Fig. 1 ist eine Spulenwickelmaschine 1 in ihren wichtigsten Einzelteilen dargestellt. Die Spulenwickelmaschine 1 weist einen Drahtführer 2 auf, der um eine Drehachse 3 von einem Wickelmotor 4 drehbar ist. Die Kraftübertragung erfolgt dabei über zwei Zahnräder 5 und 6 sowie einen Riementrieb 7. Weiterhin ist der Drahtführer 2 entlang der Drehachse 3 von einem Vorschubmotor 8 in beide Richtungen eines Doppelpfeils 9 verschiebbar. Die Antriebsübertragung erfolgt ebenfalls über ein Zahnradgestänge 10, das auf einen Lagerblock 11 wirkt, in dem der Drahtführer 2 mittels zweier Drehlager 12 und 13 gelagert ist. Bei der Vorschubbewegung des Drahtführers wird der Wickelmotor 4 zusammen mit den Zahnrädern 5 und 6 und dem Riementrieb 7 verschoben.

Mit der Spulenwickelmaschine 1 werden im Ausführungsbeispiel Spulenkörper 20, 21 und 22 für Flachspulen bewickelt. Derartige Flachspulen sind in ihren Abmessungen äußerst klein und können beispielsweise als Chipdrosseln in integrierten Schaltkreisen eingesetzt werden. Jeder Spulenkörper 20, 21 und 22 ist mit einer Seite 23, 24 und 25 mit einem sehr dünnen, biegsamen Trägerband 26, das nur ausschnittsweise dargestellt ist, als Teil einer Transportvorrichtung verbunden. Die Spulenkörper 20, 21 und 22 sind mit dem Trägerband 26 über Laschen 27, 28 und 29 verbunden, indem die einen Flanschseiten 23, 24 und 25 der Spulenkörper 20, 21 und 22 mit den Laschen 27, 28 und 29 verbunden sind. Die Laschen 27, 28 und 29 weisen nicht weiter dargestellte Einschnitte auf, in die ein Wickeldraht 40, der von einer Vorratseinrichtung 41 bereitgestellt und über eine Bremseinrichtung 42 dem Drahtführer 2 zugeführt wird, zum Anwickeln eingelegt wird. Das Trägerband 26 wird von einem Antriebsmotor 43 in einer Pfeilrichtung 44 transportiert, so daß nacheinander die Spulenkörper 22, 21 und 20 in den Wickelbereich des Drahtführers 2 gelangen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Spulenkörper 22 fertig bewickelt, der Spulenkörper 21 steht kurz vor dem Bewickeln und der Spulenkörper 20 ist noch völlig unbewickelt.

Innerhalb des Drahtführers 2 ist zentrisch zu der Drehachse 3 des Drahtführers 2 ein Gegenlager 50 angeordnet. Dieses Gegenlager 50 ist entlang der Drehachse 3 frei in beide Richtungen eines Doppelpfeiles 51 verschiebbar angeordnet und in zwei zueinander beabstandeten Drehlagern 52 und 53 im Drahtführer 2 gelagert, so daß keine Übertragung der Drehbewegung zwischen beiden stattfinden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gegenlager 50 gerade gegen eine freie andere Seite 54 des Spulenkörpers 21 gedrückt. Mit einer derartigen Anordnung ist gewährleistet, daß der Spulenkörper 21 während des Wickelvorganges genau zur Drehachse 3 des Drahtführers 2 positioniert ist; störende Schwingungen des Spulenkörpers 21 sind vermieden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gegenlager 50 ein Dorn, der an seinem dem Spulenkörper 21 zugewandten Ende 55 eine kegelförmige Aussparung 56 aufweist. In diese greift ein Ansatz 57, die an der anderen Seite 54 des Spulenkörpers 21 - und entsprechend auch an allen anderen Spulenkörpern 20 und 22 - angeordnet ist. Durch die kegelförmige Ausbildung der Aussparung 56 wird beim Verbinden des Gegenlagers 50 mit dem Ansatz 57 eine Selbstzentrierung des Spulenkörpers 21 bezüglich der Drehachse 3 des Drahtführers 2 erreicht.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Spulenwickelmaschine ist innerhalb des Drahtführers 2 ein Einsatzteil 60 derart angeordnet, daß es von der Drehbewegung des Drahtführers 2 mitgenommen wird und entlang der Drehachse 3 frei verschiebbar ist. Deshalb ist das Einsatzteil 60 in dem Drahtführer 2 mittels zweier Gleitbuchsen 61 und 62 gelagert. Es weist an seinem einen Ende 63 zentrisch eine zylindrische Aussparung 64 auf, in der das Gegenlager 50 über die zwei Drehlager 52 und 53 gelagert ist. An seinem anderen Ende 65 weist das Einsatzteil 60 ebenfalls eine zylindrische Aussparung 66 auf, in der ein Teil einer Druckfeder 67 angeordnet ist. Die Druckfeder 67 steckt mit ihrer anderen Seite in einer zylindrischen Aussparung 68 im Drahtführer 2. Sie stützt sich sowohl an dem Einsatzteil 60 als auch an dem Drahtführer 2 unter Kraftaufbringung ab, so daß sie diese Teile auseinanderdrückt. Diese Anordnung bewirkt, daß zum einen die Ankopplung des Gegenlagers 50 an den Spulenkörper 21 mit der erforderlichen Kraft erfolgt, zum anderen aber das Gegenlager 50 bzw. das Einsatzteil 60 während der Vorschubbewegung des Drahtführers 2 entlang der Drehachse 3 relativ zum Drahtführer 2 in Ruhe bleiben. Das ist erforderlich, damit während des Wickelns die Gegenhalterung stets sicher gewährleistet ist.

Die Verbindung und Trennung von Gegenlager 50 und Spulenkörper 21 erfolgt über die Vorschubbewegungen des Drahtführers 2. Die Verbindung wird am Ende der Vorschubbewegung des Drahtführers 2 zum Wickelbeginn erreicht, die Trennung erfolgt kurz nach dem Wickelende. Hier ist zu bemerken, daß sich der Drahtführer 2 dabei oberhalb der Zeichenebene in der Fig. 1 über dem Spulenkörper 21 befindet, so daß der Spulenkörper 20 unter ihm hinwegbewegt werden kann.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Spulenwickelmaschine bestehen das Gegenlager 50 und das Einsatzteil 60 beide aus Titan. Durch die geringen Gewichte sind die entsprechenden Massenträgheitsmomente sehr klein. Dies ist zum einen vorteilhaft für die drehende Mitbewegung des Einsatzteils 60 mit dem Drahtführer 2, zum anderen aber auch für den Stillstand des Gegenlagers 50 bezüglich des Einsatzteils 60.

In Fig. 1 ist weiterhin eine Steuereinrichtung 80 dargestellt, die über eine Steuerleitung 85 zur Steuerung der Vorschubbewegungen des Drahtführers 2 mit dem Vorschubmotor 8 über eine Steuerleitung 86 zur Steuerung der Drehbewegungen des Drahtführers 2 mit dem Wickelmotor 4 und über eine Steuerleitung 87 zur Steuerung der Vorschubbewegungen des Trägerbandes 26 mit dem Antriebsmotor 43 verbunden ist. Mit der Steuereinrichtung 80 sind die genannten Motoren zeitoptimal zueinander steuerbar. Näheres hierzu siehe in den Erläuterungen zu den Fig. 3 und 4.

In Fig. 2 ist ausschnittsweise eine Spulenwickelmaschine 100 mit einem Drahtführer 101 dargestellt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Gegenlager 102 ein relativ langer Rundstift. Dieser weist an seinem einen Ende 103 wiederum eine kegelförmige Aussparung 104 auf. Im Gegensatz zu dem Gegenlager 50 aus Fig. 1 ist das in Fig. 2 dargestellte Gegenlager 102 direkt über Drehlager 105 und 106 in dem Drahtführer 101 gelagert.

In einer Aussparung 107 im hinteren Teil des Drahtführers 101 ist eine Schraubenfeder 108 angeordnet, die sich mit ihrem einen Ende 109 an dem Gegenlager 102 drehbar abstützt und mit ihrem anderen Ende 110 an dem Drahtführer 101. Dadurch ist für eine sichere Verbindung des Gegenlagers 102 mit dem zu bewickelnden Spulenkörper gesorgt. Die Schraubenfeder 108 ermöglicht die Hin- und Herbewegung des Drahtführers, während das Gegenlager 102 fest an den Spulenkörper gedrückt bleibt.

Ansonsten ist die Spulenwickelmaschine 101 aufgebaut wie die in Fig. 1 beschriebene. Die Funktionsweise sowie die Verbindung und Trennung von Gegenlager 102 und Spulenkörper erfolgen in der oben erläuterten Weise.

Der Drahtführer 2 bzw. 101 und damit auch das Gegenlager 50 bzw. 102 und das Trägerband 26 sind in ihren Bewegungsabläufen durch die in Fig. 1 dargestellte numerische Steuereinrichtung 80 zeitlich optimal einander angepaßt.

Bei dem in Fig. 3 ausschnittsweise dargestellten Datenträger 81 handelt es sich um einen Magnetträger mit sechs Spuren a bis f. Auf dem Datenträger 81 sind Einzelzeichen 84 abgespeichert, die in ihrer Verteilung über die sechs Spuren a bis f jeweils Zeichenketten 83 bilden. Die Zeichenketten 83 sind in einem Abstand A auf dem Datenträger 81 angeordnet.

Die Verteilung der Spuren a bis f kann beispielsweise folgendermaßen vorgenommen sein: Die Spuren a und b tragen die Einzelzeichen 84 zur direkten Ansteuerung des als Servomotor ausgebildeten Vorschubmotors 8 (Fig. 1), wobei mittels der Spuren a und b die Hin- und Herbewegungen des Drahtführers 2 (Fig. 1) bewirkt werden. Über die Spuren c und d mittels der Einzelzeichen 84 wird die Drehbewegung des ebenfalls als Servomotor ausgeführten Wickelmotors 4 (Fig. 1) gesteuert, wobei mit der Spur c eine Wickelrichtung im Uhrzeigersinn und mit der Spur d eine entgegengesetzte Richtung bewirkt ist. Bei der Spulenwickelmaschine nach Fig. 1 ist die Spur d nicht belegt, da die Spulenkörper im Uhrzeigersinn bewickelt werden. Schließlich wird über die Spuren e und f die Bewegung des Trägerbandes 26 mittels des ebenfalls als Servomotor ausgebildeten Antriebsmotors 43 (Fig. 1) gesteuert. Die Einzelzeichen 84 der Spur e bewirken dabei beispielsweise eine Bewegung in Pfeilrichtung 44 (Fig. 1), und die Einzelzeichen 84 der Spur f können gegebenenfalls die entgegengesetzte Bewegung steuern. Da im gewählten Ausführungsbeispiel der Spulenwickelmaschine 1 (Fig. 1) nur eine Bewegung in Pfeilrichtung 44 erfolgt, ist die Spur f ebenfalls nicht belegt. Entsprechend des zyklischen Wickelablaufs wiederholen sich die Zeichenketten 83 auf dem Datenträger 81.

Die zeitparallele direkte Ansteuerung der einzelnen Antriebe kann an einem Beispiel erläutert werden: Zum Zeitpunkt tx (in der Fig. 3 sind unterhalb des Datenträgers 81 Zeitpunkte tl, tz... tx aufgetragen) seien beim Funktionsablauf der Spulenwickelmaschine die Spuren b und e jeweils mit einem "1"-Einzelzeichen 84 belegt; die übrigen Spulen weisen ein "0"-Einzelzeichen 84 auf. Alle sechs Spuren a bis f werden gleichzeitig ausgelesen. Das "1"-Einzelzeichen 84 in Spur b zum Zeitpunkt tx veranlaßt den Vorschubmotor 8 zu einem Schritt von dem Trägerband 26 weg. Das "0"-Einzelzeichen 84 in der Spur c bedeutet, daß dem Drahtführer kein weiteres Positioniersignal zugeführt wird; und das Bewickeln des Spulenkörpers ist z. B. bereits beendet. Deshalb kann der eine Schritt des Vorschubmotors 8 also beispielsweise gerade die Trennung des Gegenlagers 50 vom Spulenkörper 21 zur Folge haben. Noch während der Rückbewegung des Gegenlagers 50 wird das Trägerband 26 durch den Antriebsmotor 43 über ein "1"-Einzelzeichen 84 in Spur e zu einem Schritt in Pfeilrichtung 44 (Fig. 1) veranlaßt. Der Transport des Trägerbandes 26 beginnt also bereits während der Rückbewegung des Drahtführers ohne Kollision beider Teile.

Die beschriebene numerische Steuerung arbeitet also sehr schnell: Zum einen ermöglicht die Verwendung von Servomotoren als Antriebe eine Direktsteuerung mit parallelem Auslesen der entsprechenden "1" und "0" Einzelzeichen; zusätzlich ist die Steuerung der Antriebe dadurch beschleunigt, daß der Datenträger beim Wickelvorgang nicht über Sensoren vorbereitet werden muß, sondern bereits vorgegebene Einzelzeichen nach vorheriger Berechnung aufweist. Es können daher sehr kurze Zykluszeiten für die Bewicklung eines Spulenkörpers erreicht werden.

Im gewählten Beispiel ist der beschriebene Wickelablauf mit den zeitlichen Überschneidungen sehr einfach gestaltet. Es können mit der Steuereinrichtungen aber auch komplizierte Bahnkurven, deren Koordinaten ebenfalls ermittelt und fest abgespeichert sind, mit mehreren, gleichzeitig zu positionierenden Achsen abgefahren werden, beispielsweise zum Anwickeln.

In Fig. 4 ist ein Schaltungsaufbau der Steuereinrichtung 80 in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. In einem Rechner 120 sind die abzufahrenden Bahnkurven als Zeichenketten auf dem hier nicht gezeigten Datenträger für beispielsweise eine Steuerung von drei Positionsachsen abgespeichert. Der Rechner 120 ist über eine Datenleitung 1 mit einem festprogrammierten Speicher 122 verbunden, der als Decoder wirkt. Über die Datenleitung 121 werden die jeder Zeichenkette zugehörigen "1" und "0"-Einzelzeichen parallel ausgelesen. Der Speicher 122 setzt die ankommenden Einzelzeichen ohne nennenswerte Zeitverzögerung in die entsprechenden Steuersignale um. Ein solcher Decoder muß nur vorgesehen sein, wenn die Programmierung der Bahnkurven bedienerfreundlich - beispielsweise über ASCII- Zeichen - erfolgen soll. Bei einer Programmierung direkt in Steuersignalen entfällt der Speicher 122.

Vom Rechner 120 wird außerdem ein Taktsignal über eine Taktleitung 135 ausgegeben. Das Taktsignal wird zusammen mit jedem "ODER"-gewichteten Steuersignal auf UND-Glieder 136, 137 und 138 geleitet. Diese schalten dann durch, wenn gleichzeitig ein Steuersignal, das einen "1"-Einzelzeichen entspricht, auf die entsprechende Verteilleitung 123 bis 128 gegeben wird. Jedes durchgeschaltete Taktsignal wird dann ebenfalls Verstärkern 139, 140 und 141 zugeleitet.

Den Verstärkern 132 bis 134 und 139 bis 141 sind dann noch Verstärker 142, 143 und 144 nachgeschaltet, so daß die parallel mit dem durchgeschalteten Taktsignal ankommenden Steuersignale, die einem "1"-Einzelzeichen entsprechen, in verstärkter Form zu Servomotoren 145, 146 und 147 als direkte Positionieranweisung gelangen. Entsprechend der Ansteuerung der Servomotoren 145, 146 und 147 werden dann die Drahtführer und das Trägerband verfahren.


Anspruch[de]
  1. 1. Spulenwickelmaschine mit mindestens einem um eine Drehachse drehbaren Drahtführer zum Aufbringen von Drahtwicklungen auf in Richtung der Drehachse angeordneten Spulenkörpern, die auf ihrer einen Seite mit den Laschen eines gemeinsamen, verschiebbaren Trägerbandes als Teil einer Transportvorrichtung für die Spulenkörper verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtführer (2, 101) entlang der Drehachse (3) verschiebbar gelagert ist und daß innerhalb des Drahtführers (2, 101) koaxial zur Drehachse (3) des Drahtführers (2, 101) ein Gegenlager (50, 102) angeordnet ist, das entlang der Drehachse (3) verschiebbar ist und während des Wickelns gegen die andere Seite (54) des jeweils zu bewickelnden Spulenkörpers (21) gedrückt ist.
  2. 2. Spulenwickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenlager (50, 102) derart im Drahtführer (2, 101) gehalten ist, daß es bei einer Verschiebung des Drahtführers (2, 101) entlang der Drehachse (3) gegen die andere Seite (54) des Spulenkörpers (21) drückbar ist.
  3. 3. Spulenwickelmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenlager (102) ein Rundstift ist, der mit zwei zueinander axial beabstandeten Drehlagern (105, 106) unmittelbar im Drahtführer (101) gelagert ist. (Fig. 2)
  4. 4. Spulenwickelmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundstift zentrisch an seinem dem Spulenkörper zugewandten Ende (103) eine kegelförmige Aussparung (104) aufweist. (Fig. 2)
  5. 5. Spulenwickelmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß am vom Spulenkörper abgewandten Ende des Rundstiftes eine Schraubenfeder (108) angreift, die sich am Drahtführer (101) abstützt. (Fig. 2)
  6. 6. Spulenwickelmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenlager (50) in einem innerhalb des Drahtführers (2) befindlichen Einsatzteil (60) angeordnet ist, das die Drehung des Drahtführers (2) mit ausführt und das entlang der Drehachse (3) verschiebbar ist. (Fig. 1)
  7. 7. Spulenwickelmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenlager (50) ein Dorn ist, der in zwei axial zueinander beabstandeten Drehlagern (52, 53) in einer dem Spulenkörper (21) zugewandten zylindrischen Aussparung (64) des Einsatzteils (60) gelagert ist, und daß an dem vom Spulenkörper (21) abgewandten Ende (65) des Einsatzteiles (60) eine Druckfeder (67) angreift, die sich am Drahtführer (2) abstützt. (Fig. 1)
  8. 8. Spulenwickelmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzteil (60) mit zwei zueinander axial beabstandeten Gleitbuchsen (61, 62) im Drahtführer (2) gelagert ist. (Fig. 1)
  9. 9. Spulenwickelmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn zentrisch an seinem dem Spulenkörper (21) zugewandten Ende (55) eine kegelförmige Aussparung (56) aufweist. (Fig. 1)
  10. 10. Spulenwickelmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenlager (50, 102) aus Titan ist.
  11. 11. Spulenwickelmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzteil (60) aus Titan ist. Fig. 1)
  12. 12. Spulenwickelmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtführer in seinem Bewegungsablauf zur Transportvorrichtung durch eine numerische Steuereinrichtung (80) beeinflußt ist, die Einzelzeichen (84) vorgegebener aufeinanderfolgender Zeichenketten (83) entsprechende Steuerimpulse parallelen Positionierantrieben in Form von Servomotoren zur Bewegung des Drahtführers und der Transportvorrichtung zuführt. (Fig. 3)
  13. 13. Spulenwickelmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichenketten (83) entsprechend den vom Drahtführer und von der Transportvorrichtung auszuführenden Bahnkurven gebildet sind.






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