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Wickelmaschine für Spulen der Elektrotechnik Die bisher gebräuchlichen
Kreuzspulmaschinen für Spulen der Elektrotechnik, z. B. für Hochfrequenzspulen von
Rundfunkempfängern, besorgen zwar das Wickeln selbst automatisch, jedoch ist trotzdem
eine erhebliche Menge Handarbeit erforderlich. Die Spulenkörper müssen von Hand
einzeln in die Maschine eingespannt werden. Dann wird der von der Vorratsrolle herabhängende
Spulendraht um einen Stift gewickelt, der sich an der Welle der Maschine neben dem
eingespannten Spulenkörper befindet. Dann wird der .'Motor der Maschine eingeschaltet.
Nach Erreichen der gewünschten Windungszahl schaltet ein Zählwerk den Motor selbsttätig
ab. Nun wird das Drahtende an der Spule angeklebt, indem der Kleber mittels eines
Lötkolbens erwärmt und auf die Spule aufgestrichen wird. Nach dem Abschneiden des
Spulendrahtes in der erforlichen Länge und nach dem Abwickeln des Spulenanfangs
von dem erwähnten Stift wird die fertige Spule aus der Einspannung entfernt und
ein neuer Spulenkörper eingesetzt.
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Es ist eine Spulenwickelmaschine bekannt, für deren Bedienung vier
Personen erforderlich sind, die die Spulenkörper einsetzen, den Anfang des Spulendrahtes
anlöten und die fertigen Spulen der Maschine entnehmen müssen. Der Draht für die
Spule hat eine bestimmte Länge entsprechend der aufzubringenden Windungszahl und
den Zuleitungsenden. Da für bestimmte Windungszahlen der Spulen je nach den Wickeltoleranzen
verschieden viel Draht benötigt wird, bleiben an den Enden der Spulen Zuleitungen
verschiedener Länge übrig. Die Zuleitungsenden müssen also zusätzlich von Hand auf
gleiche Länge geschnitten werden. Das Festlegen des Spulenendes geschieht ebenfalls
von Hand durch Verknoten.
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Weiter ist eine Spulenwickelmaschine bekannt, die zur kontinuierlichen
Herstellung von Spulen ohne Spulenkörper dient. Die elektrischen Eigenschaften von
mit diesen Maschinen hergestellten Spulen streuen sehr stark, besonders deswegen,
weil der Draht nach dem Wickelvorgang abgeschnitten und erst hernach nach Aufsetzen
der mit Hilfe von zwei eine Wickelkammer bildenden Gliedern gewickelten Spule auf
einem Aufnahmedorn festgelegt wird. Die einzelnen Windungen können sich nach dem
Abschneiden des Drahtes und vor dem Festbinden des Spulenendes von Hand lockern,
wodurch unter Umständen die gesamte Spule ihre Form verlieren kann.
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Die beiden zuletzt genannten Wickelmaschinen führen zwar verschiedene
Arbeitsgänge selbsttätig aus, jedoch arbeitet keine der Maschinen vollautomatisch.
Beide Maschinen müssen vielmehr von mehreren Personen bedient werden, wodurch sich
Nachteile vor allem hinsichtlich der Fertigungsgeschwindigkeit und der Arbeitsgenauigkeit
ergeben. Die Erfindung zeigt, wie alle Vorgänge zur Herstellung einer Spule vollautomatisch
durchgeführt werden können.
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Gemäß der Erfindung wird eine nach dem Prinzip der automatischen Textilfadenkreuzspulmaschine
arbeitende Wickelmaschine durch folgende Mittel zur Erzielung einer vollautomatischen
Herstellung von Spulen der Elektrotechnik ergänzt bzw. abgeändert.
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1. Zur Erzielung einer Zuleitung der gewünschten Länge am Spulenanfang
sind Mittel zum Festhalten des Drahtführers während der ersten Umdrehungen des Spulenkörpers
in einer derartigen Lage des Spulenkörpers vorgesehen, daß sich neben der später
entstehenden Spule ein als Zuleitung zum Anfang der Spule dienendes Drahtstück aufwickelt
(Fig.l).
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2. Zum Festkleben des Spulenendes an der Spule nach Beendigung des
Wickelvorganges und vor dem Auswerfen des Spulenkörpers ist eine mit einem flüssigen
Klebstoff gefüllte, verschiebbare Wanne mit einem gegen die Spule bewegbaren Löffel
vorgesehen.
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3. Zur Herstellung einer Zuleitung gewünschter Länge am Spulenende
sind Mittel zum Bewegen der aus der Einspannung befreiten fertigen Spule in Achsrichtung
oder nach unten und Mittel zum Abschneiden des Drahtes zwischen Drahtführer und
Spule vorgesehen, die betätigt werden, wenn der Abstand zum Spulenende der Zuleitungslänge
entspricht.
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4. Es sind Mittel zum Herausstoßen des Spulenkörpers aus der Einspannung
nach Beendigung des Wickelvorganges vorgesehen.
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Eine automatische Textilfaden-Kreuzspulmaschine ist so aufgebaut,
daß die leeren Wickelkörper zugeführt werden und die fertigen Garnrollen herausfallen.
Eine
solche Maschine wäre jedoch zur Herstellung von Spulen für
die Elektrotechnik nicht brauchbar. Erst durch den erfindungsgemäßen Umbau bzw.
Aufbau bei einer Neuanfertigung ist es möglich, auch solche Spulen vollkommen automatisch
herzustellen, so daß lediglich die leeren Spulenkörper der Maschine zugeführt werden
- die Beschickung der Magazine mit Spulenkörpern aus dem Vorratsbehälter kann ebenfalls
automatisch erfolgen - und die fertigen Spulen herausfallen. Dies bedeutet gegenüber
der bisher üblichen Methode eine weitgehende Vereinfachung und Verbilligung in der
Spulenherstellung. Die Erfindung ist vorwiegend zur Herstellung von Kreuzspulen
bestimmt, ist jedoch auch zur Herstellung von ein- und mehrlagigen Spulen mit normalen,
nebeneinanderliegenden Windungen geeignet, wenn die Bewegung des Drahtführers entsprechend
eingestellt ist.
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Wenn die fertigen Spulen so leicht sind, daß sie nicht von selbst
aus der geöffneten Einspannvorrichtung herausfallen, ist noch eine besondere Ausstoßvorrichtung
erforderlich.
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An Hand der Zeichnungen werden im folgenden die ;Mittel für die zusätzlichen
Arbeitsvorgänge, die in eine Textilfaden-Kreuzspulmaschine eingebaut wurden, erläutert:
Fig. 1 zeigt in vereinfachter, zum Verständnis des Arbeitsvorganges ausreichender
Form den Teil einer umgebauten Textilfaden-Kreuzspulmaschine, der zum Herstellen
eines verlängerten Spulenanfanges dient. In diesem Ausführungsbeispiel werden zur
Erzielung einer Zuleitung der gewünschten Länge zum Spulenanfang Mittel zum Festhalten
des hin- und hergehenden Drahtführers während der ersten Umdrehungen des Spulenkörpers
in einer derartigen Lage angewendet, daß sich neben der später entstehenden Spule
ein als Zuleitung zum Anfang der Spule dienendes Drahtstück aufwickelt. Die Welle
1 ist an den Stellen 2 und 3 gelagert. Zwischen dem Lager 2 und dem Drahtführer
5 ist eine Druckfeder 4 lose auf der Welle 1 angeordnet. Der Drahtführer 5 ist auf
der Welle 1 axial beweglich und ist über einen Ausleger 7 mit einer Schraube 10
an einer Klinke 11 befestigt. Die Klinke 11 hat die Form eines rechtwinkeligen Hebels
und wird an ihrem hakenförmigen Arm mit einer Feder 14, deren sichtbares Ende an
einem Stift 13 angreift, nach unten gedrückt, wobei die Schraube 10 das Drehlager
bildet. Der Haken 12 kann auf der rechten Seite eines auf der Welle 1 befestigten
Profilstückes 9 einrasten.
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Die bis jetzt beschriebenen Teile waren bereits vor dem Umbau vorhanden.
Die im folgenden beschriebenen Teile wurden zusätzlich eingebaut. An ihrer rechten
oberen Ecke besitzt die Klinke einen Stift 16, hinter den ein Haken 17 einhaken
kann, so daß die Klinke in der nicht eingerasteten Stellung festgehalten werden
kann (in Fig. 1 dargestellt). Der Haken 17 ist mit seinem Ende 18 unverschieblich
mit einer senkrecht zu ihm angeordneten Achse 19 durch eine Klemmverbindung festgehalten.
Die Achse 19 ist über ein Gestänge 20 mit einem Zählwerk Z verbunden.
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Die gezeichnete Stellung entspricht dem Augenblick, wo die Anfangswindungen
gerade auf den Spulenkörper 8 aufgebracht worden sind. Der Spulenkörper 8 liegt
während des Wickelns der Kreuzspule selbst direkt unter der Öse 6 des Drahtführers
5, wurde aber der Übersichtlichkeit halber etwas tiefer gezeichnet. Der Arbeitsvorgang
ist folgender: Es sei angenommen, daß gerade eine Spule fertig gewickelt wurde.
Ein nicht gezeichnetes Zählwerk für die Windungszahl der Spule hat die sich während
des gesamten Wickelvorganges in Richtung des Pfeiles A hin- und herbewegende Welle
1 und die Welle, mit der der Spulenkörper in Richtung C rotiert, stillgesetzt. Nach
dem Stillsetzen der Welle 1 erfolgt der später beschriebene Klebvorgang. Zu diesem
Zeitpunkt ist der Haken 17 vom Stift 16 abgehoben und der Haken 12 ist auf der rechten
Seite des Profilstückes 9 eingerastet. Nun führt die Stange 15 eine Bewegung in
Richtung des Pfeiles B aus. Dadurch wird zunächst die Klinke 11 an ihrem oberen
Ende so weit entgegen dem Urzeigersinn gedreht, daß der das Profilstück 9 umfassende
Haken 12 von dem Profilstück abgehoben wird. Dann wird der Drahtführer 5 zum linken
Lager hin in die dargestellte, auf die schiefe Ebene 40 angehobene Lage verschoben,
so daß die Druckfeder 4 gespannt wird. Es erfolgen dann der Auswurf- und der Abschneidvorgang,
die im Zusammenhang mit Fig. 1 noch nicht interessieren. In Überlappung mit diesen
beiden letzten Vorgängen wird die Maschine neu mit Spulenkörpern (z. B. für vier
Spulen) beschickt. Die Spulenkörper werden an einem Pinsel vorbeigeführt, der dauernd
mit einem Lösungsmittel für das Material des Spulenkörpers getränkt wird, um die
Oberfläche des Spulenkörpers an der zu bewickelnden Stelle etwas aufzurauhen. Der
Drahtanfang für die neu zu wickelnde Spule wird zwischen Spulenkörper 8 und Dorn
21 eingeklemmt. Nach Beendigung des Bestückungsvorganges und des Abschneidvorganges
läuft die Stange 15 in ihre Ausgangsstellung zurück, und das nicht gezeichnete Zählwerk
schaltet die Hin- und Herbewegung der Welle 1 und die Drehbewegung der Welle, mit
der sich der Spulenkörper 8 dreht, ein. Die Steuerung der Hin- und Herbewegung von
Welle 1 erfolgt vom Getriebe von der in der Zeichnung linken Seite aus in bekannter
Weise über eine Kurvenscheibe, und zwar werden Vor- und Rückwärtsbewegung gesteuert.
Der Haken 17 hat sich schon vor dem Rücklauf der Stange 15 im Uhrzeigersinn gedreht,
liegt also somit noch über dem Stift 16 und blockiert .den Drahtführer, so daß dieser
zunächst in der gezeichneten Stellung stehenbleibt und einige Windungen zur Herstellung
einer Spulenzuleitung gewickelt werden. Die Anzahl der Windungen und damit die Länge
der Zuleitung sind durch die Voreinstellung des Zählwerkes Z gegeben. Ist diese
vorgeschriebene Windungszahl erreicht, steuert das Zählwerk das Gestänge 20, so
daß die Welle 19 entgegen dem Uhrzeiger gedreht wird und der Haken 17 durch eine
Aufwärtsbewegung den Drahtführer freigibt. Die Druckfeder 4 entspannt sich und drückt
den Fadenführer in Richtung auf das rechte Lager 3, bis der Haken 12 über das Profilstück
9 fällt, so daß das Profilstück 9 zwischen dem Absatz 22 und dem Haken 12 liegt.
Da das Profilstück fest auf der sich hin- und herbewegenden Welle sitzt, wird der
Drahtführer gezwungen, die Bewegung der Welle mitzumachen. Deshalb beginnt die Wicklung
der Kreuzspule neben den Anfangswindungen. Nach Erreichen der im nicht dargestellten
Zählwerk voreingestellten Windungszahl wird die Welle 1 und die Achse, auf der der
Spulenkörper eingespannt ist, stillgesetzt.
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Nach der Stillsetzung erfolgt das Festlegen des Fadenendes, das nach
Fig. 2 beschrieben wird. Der Kasten 29, in dem sich z. B. ein erwärmter flüssiger
Kleber befindet, wird in Richtung des Pfeiles Ei bis unter die Spule vorgeschoben.
Dabei läuft der Ausleger 24, der sich an einer Welle 23 außerhalb des Kastens befindet,
auf einen schräggestellten Arm 28 auf. Dieser dreht sich nach dem Auflaufen in Richtung
D und hebelt den Ausfeger24 nach oben. Dabei wird die Welle 23, die fest mit dem
Ausleger 24 verbunden ist, in Drehung versetzt, und der sich an der Welle befindende
Arm 25 mit einem kleinen Löffel an dessen vorderen
Ende, der im
Ruhezustand des Kastens in den Kleber eintaucht, wird kurzzeitig an die stillstehende
Spule gedrückt, so daß die letzten Windungen der Spule mit dem Kleber belegt werden.
Der Kasten 29 läuft dann wieder in Richtung des Pfeiles E2 zurück, und eine Feder
27, die zwischen Kasten und einem Stift 26 am Arm 25 angreift, führt den Arm 25
wieder in seine Ausgangslage. Dann wird durch ein feststehendes Rohr ein Luftstrom
von unten an die Klebestelle geführt, der den Kleber abkühlt (oder die Verdunstung
beschleunigt, wenn ein auf Verdunstungsbasis beruhender Kleber verwendet wird).
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lach dem Klebevorgang wird die Spule aus ihrer Einspannung gelöst
und fällt an der Schere (32 in Fig. 3) vorbei auf Grund ihres Eigengewichtes
herunter. Ist die Spule leicht, so genügt ein Lösen der Einspannung allein nicht
für das Herunterfallen, da der Spulenkörper auf dem konischen Dorn (21 in Fig. 1)
haftenbleibt. Für leichte Spulen muß die in Fig. 1 dargestellte Auswurfvorrichtung
vorgesehen werden. Ein geschlitzter Kopf 41, der beim Beschicken der Maschine leicht
klemmend in die Öffnung des Spulenkörpers von rechts eingeführt wurde, geht beim
Lösen des Spulenkörpers zusammen mit der Einspannvorrichtung 42 in deren Ausgangslage
zurück und zieht dabei den Spulenkörper wegen der Haftung des geschlitzten Kopfes
41 an der inneren Spulenwand in gleicher Richtung mit, so daß der Spulenkörper von
dem Dorn 21 gelöst wird. Danach läuft der Kopf 41 in die Einspannvorrichtung 42
hinein, so daß der Spulenkörper vom Kopf 41 abgestreift wird.
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Während des Ausstoßvorganges ist der Drahtführer 5 durch Aufschieben
auf eine schiefe Ebene 40 angehoben (gezeichnete Stellung in Fig.1). Dies geschieht
durch die Stange 15 in Fig. 1, die die Klinke 11 und damit den Drahtführer 5 zurückschiebt.
Das Zurückschieben ist, wie bereits gesagt, erforderlich, um die Anfangswindungen
neben der Kreuzspule aufzubringen. Gleichzeitig liegt aber dadurch auch nach dem
Herabfallen der Spule der Draht annähernd vor dem Dorn 21, so daß er beim Einlegen
des neuen Spulenkörpers zwischen Spulenkörper und Dorn 21 festgeklemmt wird. Wegen
des Zurückschiebens, das noch vor dem Ausstoßvorgang erfolgt, wird das Anheben des
Drahtführers erforderlich, damit der Drahtführer nicht den Flansch des Spulenkörpers
berührt.
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Um eine genügend lange Zuleitung zum Spulenende zu erhalten, ist eine
besondere Anordnung erforderlich, die in Fig. 3 dargestellt ist und bezweckt, daß
die Spule nach dem Ausstoßen entsprechend weit unter die Schere 32 herunterfällt.
In Fig. 3 läuft der Draht von der Vorratsrolle 39 über die Rollen 30, 31 und 38
durch die Schere 32 hindurch zur herunterhängenden Spule B. Die erforderliche Zuleitung
zum Spulenende wird durch eine entsprechende Drehung der Achse 36 in Pfeilrichtung
F bewirkt. Auf dieser Achse ist ein Hebel 34 festgeschraubt (durch Schraube 35 angedeutet),
der die auf der Achse 36 frei drehbare Stange 33 an dem Ende, an dem sich die Umlenkrolle
38 befindet, abwärts drückt, wobei die Spule sich durch ihr Eigengewicht ebenfalls
senkt, so daß zwischen Schere 32 und Spule eine Zuleitung erhalten wird. Eine Feder
37 bringt die Stange 33 anschließend in ihre Ausgangslage zurück.
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Die Ausführung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Beispiel,
bei dem die bereits vorhandenen Arbeitsgänge weitgehend ausgenutzt wurden und bei
dem die Schwierigkeit bestand, in die vorhandenen Arbeitsgänge zeitlich die neuen
Arbeitsgänge einzuordnen. Bei einer völligen Neukonstruktion wird man die Maschine
vereinfachen können, z. B. dadurch, daß man statt mechanischer Steuerungen elektrische
Steuerungen verwendet. Die Herstellung des Spulenanfanges braucht dann z. B. auch
nicht durch ein zusätzliches Zählwerk, das ein Gestänge steuert, veranlaßt zu werden,
sondern kann durch eine zeitliche elektrische Steuerung (Verzögerungsrelais) bewirkt
werden. Es ist auch nicht unbedingt notwendig, daß die Zuleitung zum Spulenanfang
durch Aufwickeln des Drahtes auf dem Spulenkörper neben der später entstehenden
Spule gebildet wird. Man kann z. B. die Schere entsprechend weit unterhalb des Dorns
21 in Fig. 1 anordnen. Die Zuleitung zum Spulenende kann z. B. auch dadurch gebildet
werden, daß auf der anderen Seite der Kreuzspule genau wie am Anfang einige Windungen
aufgebracht werden.
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Wenn der Draht zwecks Festlegung der zu wickelnden Windungen noch
vor dem Wickeln durch eine Düse geführt wird, in der er mit einem Kleber benetzt
wird, muß die Spule zur Erzielung einer genügend langen Zuleitung zum Spulenende
vor dem Herunterfallen mit der Einspannvorrichtung42 noch weiter zurückgezogen ,verden,
da das Gewicht der Spule dann nicht ausreicht, um den Draht durch die Düse hindurchzuziehen.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, unterhalb der Schere eine Gabel vorzusehen,
zwischen deren Zinken der nach dem Ausstoßen der Spule herabhängende Draht geführt
wird und die dann nach unten bewegt wird und dadurch die Spule bis zur Erreichung
der gewünschten Zuleitungslänge herabdrückt.